[發明專利]一種模擬前端電路

有效

• 申請號: 201810072687.8
• 申請日: 2018-01-25
• 公開（公告）號: CN108134582B
• 公開（公告）日: 2022-02-18
• 發明（設計）人: 楊正
• 申請（專利權）人: 鄭州云海信息技術有限公司
• 主分類號: H03F1/30
• 分類號: H03F1/30;H03F1/34
• 代理公司: 北京集佳知識產權代理有限公司 11227
• 代理人: 羅滿

本發明公開了一種模擬前端電路，包括電容耦合運放電路，還包括負反饋運放模塊和反饋電容模塊；負反饋運放模塊的輸入端與電容耦合運放電路的輸出端連接，負反饋運放模塊的輸出端與反饋電容模塊的輸入端連接，反饋電容模塊的輸出端與電容耦合運放電路的輸入端連接；負反饋運放模塊用于產生反饋電流，反饋電容模塊用于調整反饋電流小于電容耦合運放電路的輸入電流。本發明的模擬前端系統通過增加負反饋運放模塊和反饋電容模塊形成負反饋回路，并由負反饋回路產生的反饋電流來提供流入主放大器的部分電流，可見，本發明通過負反饋回路的分流，使得電極端提供的電流大大減小，有效地增大了模擬前端電路的輸入阻抗，提高了模擬前端電路的性能。

技術領域

本發明涉及信號的提取和檢測技術領域，特別是涉及一種模擬前端電路。

背景技術

生物醫學信號是很重要的信號，對于人體健康狀況的分析有著重要的意義，例如，心電、腦電、體溫、血壓、脈博和呼吸等。生物醫學信號一般都是低頻、低幅度電壓或電流信號，其頻率范圍大致分布在幾Hz至幾KHz，幅度分布范圍為幾十μV至幾十mV。在獲取這些生物醫學信號時極易受醫療設備、探測臺以及周圍環境的干擾，因而從伴隨著大量噪聲的環境中提取有效的生物醫學信號具有很大的挑戰性。模擬前端電路作為生物醫學信號采集的一個非常關鍵的模塊，即將模擬前端電路集成生物醫學芯片后采集生物醫學信號，其性能直接決定了采集的生物醫學信號的質量。因此，基于生物醫學信號采集的模擬前端電路的設計對于生物醫學的發展有著十分重要的意義。

傳統的模擬前端電路為電容耦合運放電路，如圖1所示，電容耦合運放電路包括主放大器A和輸入電容C_in，生物醫學信號經過輸入電容C_in濾波，再通過主放大器A將信號放大后輸出，電路的輸入阻抗可由下式計算。

顯然，電路的輸入阻抗由輸入電容C_in決定，當信號頻率為50Hz，輸入電容C_in設置為350pF時，輸入阻抗近似為10MΩ。而由于受集成芯片面積的限制，輸入電容不可能做得很大，因此導致電路輸入阻抗很低。然而，皮膚與電極界面的接觸阻抗也在MΩ量級，即電路的輸入阻抗與接觸阻抗接近，從而導致模擬前端電路的CMRR(Common Mode RejectionRatio，共模抑制比)下降，當人體運動，例如呼吸或吞咽等，引起皮膚與電極之間的接觸變化時就會造成運動偽影，從而影響運放的性能，也就降低了模擬前端電路的性能，最終導致獲得的生物醫學信號質量變差?？梢?，由于生物醫學信號的獨特性，傳統的模擬前端電路在生物醫學領域難以滿足要求。

因此，如何提供一種能解決上述技術問題的方案，是本領域的技術人員目前需要解決的問題。

發明內容

本發明的目的是提供一種模擬前端電路，通過增加負反饋運放模塊和反饋電容模塊形成負反饋回路，并通過負反饋回路的分流，使得電極端提供的電流大大減小，有效地增大了模擬前端電路的輸入阻抗，提高了模擬前端電路的性能。

為解決上述技術問題，本發明提供了一種模擬前端電路，包括電容耦合運放電路，還包括負反饋運放模塊和反饋電容模塊；

所述負反饋運放模塊的輸入端與所述電容耦合運放電路的輸出端連接，所述負反饋運放模塊的輸出端與所述反饋電容模塊的輸入端連接，所述反饋電容模塊的輸出端與所述電容耦合運放電路的輸入端連接；

所述負反饋運放模塊用于產生反饋電流，所述反饋電容模塊用于調整所述反饋電流小于所述電容耦合運放電路的輸入電流。

優選地，所述反饋電流大于電極端流入所述電容耦合運放電路的電流。

優選地，所述負反饋運放模塊包括反饋放大器、第一電阻和第一電容，所述反饋放大器的反相端作為所述負反饋運放模塊的輸入端，所述反饋放大器的同相端連接參考電壓，所述反饋放大器的輸出端作為所述負反饋運放模塊的輸出端；