一种用于多种生理电信号采集的感知放大电路.pdf

(19)国家知识产权局(12)发明专利申请(10)申请公布号CN115001423A(43)申请公布日2022.09.02(21)申请号202210578953.0H03H11/04(2006.01)(22)申请日2022.05.16(71)申请人上海交通大学地址200240上海市闵行区东川路800号(72)发明人赵阳索研星连勇(74)专利代理机构上海恒慧知识产权代理事务所(特殊普通合伙)31317专利代理师张宁展(51)Int.Cl.H03F3/68(2006.01)H03F3/45(2006.01)H03F1/26(2006.01)H03F1/30(2006.01)H03F1/56(2006.01)H03G3/30(2006.01)权利要求书4页说明书11页附图4页(54)发明名称一种用于多种生理电信号采集的感知放大电路(57)摘要一种用于多种生理电信号采集的感知放大电路，其特征在于，包括依次连接斩波调制电容耦合仪表放大器、可编程增益放大器和带宽可调带通滤波器。采用正反馈输入阻抗增强技术可以大幅提高输入阻抗，但由于寄生电容的影响，需要精准调节反馈电容，防止电路震荡。此外，生物电信号频率成分集中在低频段(低于1Hz到几kHz)，为避免DC失调以及基线漂移等极低频率成分引起的干扰，同时保留尽量多的原始信号低频细节，感知模拟前端放大器(AFE)需要＜0.5Hz的高通截止频率，这需要极大的RC常数来实现，可采用μF量级的片外电容配合MΩ量级的片上电阻，或者接近TΩ级别的电阻配合pF级的片上电容来实现，但都会占用过多的片上面积。CN115001423ACN115001423A权利要求书1/4页1.一种用于多种生理电信号采集的感知放大电路，其特征在于，包括依次连接斩波调制电容耦合仪表放大器、可编程增益放大器和带宽可调带通滤波器；所述斩波调制电容耦合仪表放大器，包括第一跨导放大器(Gm1)、第一直流伺服环路(DSL1)和时钟发生器，所述第一跨导放大器(Gm1)正负输入端分别输入第一输入信号(Vip)和第二输入信号(Vin)；所述斩波调制电容耦合仪表放大器，用于将两路输入信号调制解调，消除信号的低频噪声及放大器的失调，同时对信号进行固定倍数的增益，并传输至所述可编程增益放大器；所述可编程增益放大器，包括第二跨导放大器(Gm2)和第二直流伺服环路(DSL2)，用于对经斩波调制电容耦合放大器调制且放大的信号进一步放大，并传输至所述带宽可调带通滤波器所述带宽可调带通滤波器，包括第三跨导放大器(Gm3)，用于滤除信号的带外噪声，最终输出信号(Vout)。2.根据权利要求1所述的用于多种生理电信号采集的感知放大电路，其特征在于，所述的第一跨导放大器(Gm1)、第二跨导放大器(Gm2)和第三跨导放大器(Gm3)的结构和作用都相同，确保输出信号在电源电压内不失真；所述第一跨导放大器(Gm1)、第二跨导放大器(Gm2)和第三跨导放大器(Gm3)均包括第一MOS管(M1)、第二MOS管(M2)、第三MOS管(M3)、第四MOS管(M4)、第五MOS管(M5)、第六MOS管(M6)、第七MOS管(M7)、第八MOS管(M8)、第九MOS管(M9)、第十MOS管(M10)、第十一MOS管(M11)、第十二MOS管(M12)、第十三MOS管(M13)、第十四MOS管(M14)、第十五MOS管(M15)、第十六MOS管(M16)、第十七MOS管(M17)、第十八MOS管(M18)、第十九MOS管(M19)、第二十MOS管(M20)、第二十一MOS管(M21)、第二十二MOS管(M22)、第二十三MOS管(M23)、第二十四MOS管(M24)、第一电阻(R1)、第二电阻(R2)、第三电阻(R3)、第四电阻(R4)、第五电阻(R5)、第六电阻(R6)、第七电阻(R7)、第八电阻(R8)、第一补偿电容(Cc1)、第二补偿电容(Cc2)、第三补偿电容(Cc3)、第四补偿电容(Cc4)、第一补偿电阻(Rc1)、第二补偿电阻(Rc2)、第一电容(C1)、第二电容(C2)、第三电容(C3)、第四电容(C4)、第三开关(S3)、第四开关(S4)、第五开关(S5)、第六开关(86)、第七开关(S7)和第八开关(S8)；所述第一MOS管(M1)的漏极与第二MOS管(M2)、第三MOS管(M3)的源极相连，第一MOS管(M1)、第七MOS管(M7)、第八MOS管(M8)栅极相连，第六MOS管(M6)的漏极与第四MOS管(M4)、第五MOS管(M5)的源极相连，第六MOS管(M6)、第十七MOS管(M17)、第十八MOS管(M18)栅极与第七开关(S7)相连，第二MOS管(M2)、第十七MOS管(M17)、第二十三MOS管(M23)漏极与第十五MOS管(M15)源极相连，第三MOS管(M