[發明專利]一種用于生物電信號的高耐壓儀表放大器

在審

• 申請號: 202011472082.1
• 申請日: 2020-12-14
• 公開（公告）號: CN112472094A
• 公開（公告）日: 2021-03-12
• 發明（設計）人: 王克成
• 申請（專利權）人: 南京偉思醫療科技股份有限公司
• 主分類號: A61B5/24
• 分類號: A61B5/24;A61B5/30;A61B5/308;A61B5/31;A61B5/319;A61B5/321;A61B5/369;A61B5/386;A61B5/00;H03F1/26;H03F1/30
• 代理公司: 南京禾易知識產權代理有限公司 32320
• 代理人: 張松云

本發明公開了一種用于生物電信號的高耐壓儀表放大器，包括信號放大模塊；調制電路模塊，對低阻抗信號經抗混疊電路處理以用于防止低阻抗信號受高頻波干擾；隔離供電模塊，形成倍壓整流電路以用于對信號放大模塊以及所述調制電路模塊進行供電；信號隔離模塊，用于減少隔離供電模塊中的共模電流，且同步接收所述高頻斬波信號并輸出。通過采用高頻斬波，以及增加放大器結構的使用方式，使得本發明達到很小的噪聲水平并增加了共模電壓，實現耦合斬波放大器輸出紋波的消除，使得儀表放大器的輸出不受紋波信號的干擾，得到更大的信號擺幅，從而具備減少原件數量，減小應用電路體積的優點。

技術領域

本發明涉及生物醫療電子技術領域，具體為一種用于生物電信號的高耐壓儀表放大器。

背景技術

目前，心電圖監測系統、腦電圖監測系統以及神經信號記錄系統是國內外生物醫療電子領域的一個研究熱點。心電信號、腦電信號以及神經信號的記錄研究具備廣泛的應用價值，其中心電信號對探測心臟生理病理變化具有重大意義，腦電信號和神經信號對探測和診斷神經性疾病，如癲癇等有很高的價值，它們的研究進展對未來神經假體、治愈神經性疾病具有重要意義。對于記錄和探測以上所述生物信號的電子系統，高性能的儀表放大器是一個至關重要的模塊。

生物電信號分布的頻帶較低，一般在10kHz以下，且信號的幅值微弱，一般在數微伏到數毫伏之間。比如，腦電信號一般分布在0.5Hz到100Hz之間，幅值一般為1μV到100μV之間；心電信號一般分布在0.5Hz到500Hz之間，幅度為1μV到500μV之間；神經信號一般分為動作電位信號和局部電位信號，頻率分別在200Hz到10kHz和0.1Hz到200Hz之間，幅值也一般在數百微伏到數毫伏級別。同時在腦電、心電、神經信號的記錄系統中，用于檢測信號的電極會因為被周圍神經元或者細胞的附著導致輸出阻抗高達數千歐姆。由于生物電信號的特性，要求應用于生物信號的儀表放大器要具備低噪聲、高共模抑制比、高輸入阻抗以及高放大倍數。

現有的常用儀表放大電路分為兩種：第一種為普通三運放結構，它的特點是結構簡單，應用方便；第二種為斬波運放結構，其特點是結構復雜但是噪音和共模優于普通三運放結構。

但是現有的普通三運放結構的低噪音高共模的儀表價格比較高，主要體現在第三極的匹配電阻要求比較高難以匹配，CMRR(共模抑制比)耐壓普遍十幾伏到二十幾伏電壓；與此同時，斬波運放結構應用較多模擬開關、電路復雜、難以集成，較難在應用中實現，同時，CMRR(共模抑制比)耐壓普遍十幾伏到二十幾伏電壓。

因此急需發明創造一種通過電荷轉移原理實現普通運放就能搭建較高共模比的電路，同時減少原件數量，更易于實際應用實現，減小應用電路體積，降低應用成本，擴展單運放應用在儀表電路空間的生物電信號的儀表放大器。

發明內容

本發明的目的在于提供一種用于生物電信號的高耐壓儀表放大器，通過采用高頻斬波，以及增加放大器結構的使用方式，使得本發明達到很小的噪聲水平并增加了共模電壓，實現耦合斬波放大器輸出紋波的消除，使得儀表放大器的輸出不受紋波信號的干擾，得到更大的信號擺幅，從而具備減少原件數量，減小應用電路體積的優點，解決了現有技術中的問題。

為實現上述目的，本發明提供如下技術方案：一種用于生物電信號的高耐壓儀表放大器，包括信號放大模塊1，所述信號放大模塊1接收的微弱生物電信號，進行放大后的阻抗匹配，輸出低阻抗信號；

調制電路模塊2，所述調制電路模塊2對所述低阻抗信號經抗混疊電路處理以用于防止低阻抗信號受高頻波干擾，經一次低通濾波電路去除所述低阻抗信號中的高頻雜波后調制輸出高頻斬波信號；

隔離供電模塊3，所述隔離供電模塊3形成倍壓整流電路以用于對所述信號放大模塊1以及所述調制電路模塊2進行供電；

信號隔離模塊4，所述信號隔離模塊4用于減少所述隔離供電模塊3中的共模電流，且同步接收所述高頻斬波信號并輸出；