CN104414631A - 可重配置测量设备和用于控制设备的方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种可重配置测量设备和用于控制设备的方法。一种可重配置测量设备包括：第一斩波器，被配置为调制输入信号；放大器，被配置为放大第一斩波器的输出信号。所述可重配置测量设备还包括：第二斩波器，被配置为解调放大器的输出信号；控制器，被配置为基于测量模式控制第一斩波器和第二斩波器。

Description

可重配置测量设备和用于控制设备的方法
本申请要求于2013年8月28日提交于韩国知识产权局的第10-2013-0102309号韩国专利申请的优先权，其全部内容以引用方式被包含于此。
技术领域
以下的描述涉及一种可重配置测量设备和用于控制该设备的方法。
背景技术
正开发用于检查患者的身体状况的各种医疗装置。用于测量患者的电生物信号的医疗装置的意义着重于健康检查过程中的患者便利、健康检查结果的快速提供等方面。
可由于身体内形成的电场而产生生物电位，并且可根据电场的大小利用预定部位的电压测量生物电位。生物电位的来源是可兴奋细胞，可兴奋细胞响应于电刺激而表现出电激励(electric excitation)。可兴奋细胞可由于电激励而生成动作电位，由可兴奋细胞生成的动作电位可通过神经纤维传输。通过这样的动作电位，可在身体中形成电场。
类似于生物电位信号，阻抗信号还可用于监测生物对象的身体状况或情绪状况。
发明内容
提供此发明内容以按照简化形式介绍下面在具体实施方式中进一步描述的构思的选择。此发明内容并非意在标识要求保护的主题的关键特征或基本特征，也非意在辅助用于确定要求保护的在主题的范围。
在一个一般方面，提供一种可重配置测量设备，包括：第一斩波器，被配置为调制输入信号；放大器，被配置为放大第一斩波器的输出信号。所述可重配置测量设备还包括：第二斩波器，被配置为解调放大器的输出信号或内部信号；控制器，被配置为基于测量模式控制第一斩波器和第二斩波器。
所述测量模式可包括生物电位测量模式和阻抗测量模式。
所述控制器可被配置为：响应于测量模式为生物电位测量模式，将与生物电位测量模式对应的频率信号提供给第一斩波器和第二斩波器。
所述控制器可被配置为：响应于测量模式是阻抗测量模式，控制第一斩波器以便于输入信号绕过第一斩波器。
所述控制器可被配置为：响应于测量模式是阻抗测量模式，将与阻抗测量模式对应的频率信号提供给第二斩波器。
所述控制器可被配置为：响应于测量模式是阻抗测量模式并且用于阻抗测量的载波频率在由放大器引起的噪声频带内，将与生物电位测量模式对应的频率信号提供给第一斩波器和第二斩波器。
所述设备还可包括：模数转换器(ADC)，被配置为对第二斩波器的输出信号执行模数转换；解调器，被配置为基于所述载波频率解调经转换的数字信号。
所述设备还可包括：第三斩波器，被配置为利用所述载波频率解调第二斩波器的输出信号。
所述控制器可被配置为：响应于测量模式为生物电位测量模式，控制第三斩波器以便于第二斩波器的输出信号绕过第三斩波器。
所述控制器可包括：第一复用器(MUX)，被配置为选择性地将第一频率信号或恒压信号提供给第一斩波器；第二MUX，被配置为选择性地将第一频率信号或第二频率信号提供给第二斩波器。
所述控制器还可包括：移相器，被配置为将第二频率信号的相位移位。
所述设备还可包括：电流发生器，被配置为基于第二频率信号产生用于阻抗测量的电流。所述控制器可被配置为响应于测量模式为阻抗测量模式，启用所述电流发生器。
所述设备还可包括：第一电阻单元，被配置为利用电容器和至少两个开关实现用于偏置电压的节点与第一斩波器和放大器之间的节点之间的电阻组件。所述控制器可被配置为响应于测量模式为生物电位测量模式，启用第一电阻单元。
所述设备还可包括：第二电阻单元，被配置为利用至少两个电阻器实现用于偏置电压的节点与第一斩波器和放大器之间的第一节点之间的第一电阻组件，并且利用所述至少两个电阻器实现用于偏置电压的节点与第一斩波器和放大器之间的第二节点之间的第二电阻组件，该第二电阻组件具有与第一电阻组件相同的电阻值。所述控制器可被配置为响应于测量模式为阻抗测量模式，启用第二电阻单元。
所述设备还可包括：恢复单元，被配置为将与放大器的正常操作范围对应的电压提供给放大器。
在另一一般方面，提供一种可重配置测量设备，包括：测量模块，每一个测量模块被配置为测量生物电位或阻抗；控制器，被配置为控制每一个测量模块测量生物电位或阻抗。每一个测量模块包括：调制器，被配置为对输入信号进行调制；放大器，被配置为放大调制器的输出信号；解调器，被配置为解调放大器的输出信号或内部信号。
所述控制器可被配置为：将第一频率信号提供给包括在被配置为测量生物电位的每一测量模块中的调制器和解调器。
所述第一频率信号的频率可高于包括在被配置为测量生物电位的每一测量模块中的放大器所引起的噪声频带。
所述控制器可被配置为将恒压信号提供给包括在被配置为测量阻抗的每一测量模块中的调制器，并将第二频率信号提供给包括在被配置为测量阻抗的每一测量模块中的解调器。
包括在被配置为测量阻抗的每一测量模块中的调制器可被配置为使输入信号绕过调制器。
所述第二频率信号的频率可与用于阻抗测量的载波频率相同。
响应于用于阻抗测量的载波频率在包括在被配置为测量阻抗的每一测量模块中的放大器所引起的噪声频带内，所述控制器可被配置为将具有高于所述噪声频带的频率的第一频率信号提供给包括在被配置为测量阻抗的每一测量模块中的调制器和解调器。
在另一一般方面，提供一种控制可重配置测量设备的方法，该方法包括：接收指示测量模式的信号；基于测量模式将第一信号提供给第一斩波器；基于测量模式将第二信号提供给第二斩波器。所述第一斩波器可被配置为利用第一信号调制输入信号，所述第二斩波器被配置为利用第二信号解调由放大器放大的被调制的输入信号。
响应于测量模式为生物电位测量模式，第一信号和第二信号中的每一个可包括与生物电位测量模式对应的频率信号。
响应于测量模式为阻抗测量模式，第一信号可包括恒压信号，第一斩波器可被配置为使输入信号绕过第一斩波器。
响应于测量模式为阻抗测量模式，第二信号可包括与阻抗测量模式对应的频率信号。
响应于测量模式为阻抗测量模式并且用于阻抗测量的载波频率在由放大器引起的噪声频带内，第一信号和第二信号中的每一个可包括与生物电位测量模式对应的频率信号。
一种非暂时性计算机可读存储介质可存储程序，所述程序包括使得计算机执行所述方法的指令。
在另一一般方面，提供一种可重配置测量设备，包括：第一斩波器，被配置为对信号进行调制；放大器，被配置为放大被调制的信号。所述可重配置测量设备还包括：第二斩波器，被配置为解调被放大的信号；控制器，被配置为基于正在测量信号的生物电位还是阻抗来控制第一斩波器和第二斩波器。
所述控制器可被配置为：响应于正在测量生物电位，将第一频率的第一频率信号提供给第一斩波器和第二斩波器；响应于正在测量阻抗并且大于第一频率的第二频率在由放大器引起的噪声频带之外，将恒压信号提供给第一斩波器，并且将所述第二频率的第二频率信号提供给第二斩波器；响应于正在测量阻抗并且所述第二频率在所述噪声频带内，将第一频率信号提供给第一斩波器和第二斩波器。
其它特征和方面将从以下具体实施方式、附图和权利要求而显而易见。
附图说明
图1是示出可重配置测量设备的示例的框图。
图2是示出测量生物电位信号的测量设备的操作的示例的示图。
图3是示出测量阻抗的测量设备的操作的示例的示图。
图4是示出斩波器的示例的电路图。
图5是示出控制器的示例的电路图。
图6和图7是示出使用可重配置测量设备的测量系统的示例的框图。
图8A至图8D是示出测量设备的输入端的示例的电路图。
图9是示出包括多个可重配置测量模块的测量设备的示例的框图。
图10是示出控制可重配置测量设备的方法的示例的流程图。
贯穿附图和具体实施方式，除非另外描述或提供，相同的标号将被理解为指代相同的元件、特征和结构。附图可能未按比例，可能为了清晰、说明和方便而夸大了图中元件的相对尺寸、比例和描绘。
具体实施方式
提供以下具体实施方式以帮助读者获得本文所描述的方法、设备和/或系统的全面理解。然而，对于本领域普通技术人员而言，本文所描述的系统、设备和/或方法的各种改变、修改和等同物将是明显的。所描述的一系列处理步骤和/或操作是示例；然而，步骤和/或操作的顺序不限于本文所阐述的顺序，而是可如本领域所知那样改变，除非步骤和/或操作必须按照特定顺序发生。另外，为了清晰和简明，本领域普通技术人员熟知的功能和构造的描述可省略。
这里所描述的特征可按照不同的形式实施，而不应解释为限于本文所描述的示例。相反，提供本文所描述的示例以使得本公开将彻底和完整，并且将本公开的完整范围传达给本领域普通技术人员。
图1示出可重配置测量设备100的示例。参照图1，可重配置测量设备100(以下称作“测量设备”)包括放大器120、多个斩波器110和130以及控制器140。
测量设备100利用控制器140来控制第一斩波器110和第二斩波器130，从而能够以各种测量模式操作。例如，测量设备100可测量生物电位。
可由于身体内形成的电场而产生生物电位，并且可根据电场的大小利用身体的预定部位的电压来测量生物电位。生物电位可包括心电图(ECG)、肌电图(EMG)、神经电图(ENG)、脑电图(EEG)、视网膜电图(ERG)、眼电图(EOG)和/或本领域普通技术人员已知的其它测量。利用安装在体表的电极执行ECG测量以测量心脏的电活动。利用安装在肌肉中的电极执行EMG测量以测量肌肉收缩。利用安装在末梢神经中的电极执行ENG测量以测量提供刺激之后的生物电位信号。例如，可通过ENG测量来测量神经传导速度和延迟时间。利用安装在头部周围的表面电极执行EEG测量以测量大脑的电活动。利用安装在视网膜或视网膜的内侧表面上的电极执行ERG测量以测量视觉响应。利用安装在眼睛周围的表面电极执行EOG测量以测量眼动。
控制器140可控制第一斩波器110和第二斩波器130以测量生物电位。为了测量生物电位，放大器120可放大通过电极输入的信号。放大器120可为差分放大器。差分放大器是指被构造为放大两个输入信号之间的差的放大器，并且可包括例如仪表放大器(IA)。
在此示例中，放大器120中可能出现噪声。例如，放大器120中出现的噪声可为1/f噪声。1/f噪声也称作闪烁噪声，并且可以是有源器件中出现的独特噪声。当有源器件中出现的噪声被表示在频率轴上时，在低频带(例如，小于或等于100赫兹(Hz))中的噪声级别会大大增加。1/f噪声的级别可与频率成反比地增加。
由于生物电位信号是低频信号，所以放大器120中出现的噪声可能干扰生物电位信号。为了防止这种干扰，控制器140可控制第一斩波器110调制输入信号。例如，控制器140可控制第一斩波器110将输入信号调制为中心频率高于噪声频带的信号。因此，放大器120可放大被调制的信号。由于被调制的信号的中心频率超出噪声频带，由放大器120放大的信号可不受噪声的影响。另外，控制器140可控制第二斩波器130解调被放大的信号。例如，控制器140可控制第二斩波器130将经放大的信号解调为具有原始中心频率的信号。
测量设备100还可测量阻抗。类似于生物电位信号，阻抗信号也可用于监测生物对象的身体状况或情绪状况。例如，可测量指示皮肤的电阻水平的阻抗、指示皮肤的水合作用的程度的阻抗、基于肺呼吸而改变的阻抗、基于血液流动而改变的阻抗、存在于包括测量电极的电路径上的阻抗和/或本领域普通技术人员已知的其它阻抗。
控制器140可控制第一斩波器110和第二斩波器130在阻抗测量模式下操作。与为了测量身体中出现的生物电位而执行的生物电位测量相比，可利用出现在身体外部的电流来执行阻抗测量。例如，当将通过电流发生器产生的电流提供给将要测量阻抗的身体部位时，该部位的阻抗可导致压降。测量设备100可测量由该压降导致的电位差，从而测量阻抗。
生物电阻抗分析(BIA)可基于这样的原理：具有预定长度的相同横截面积的均匀导体的电阻与长度成正比，与横截面积成反比。然而，人体不是均匀圆柱体形状，因此，身体电导不均匀。人体包括相对利于导电的肌肉和细胞外液以及相对不利导电的脂肪组织。因此，可使用各种电路模型来描述身体的电特性。例如，当交流电(AC)流到身体中时，电流可穿过细胞膜，细胞膜可用电荷进行充电。在此示例中，细胞膜可充当电容器，可利用充当电容器的细胞膜来对身体的电特性建模。另外，电渗透性可针对AC的每一频率而变化。例如，5千赫(kHz)AC不穿过细胞膜，因此可用于测量细胞外液。至少100kHz的AC穿过细胞膜，因此可用于测量全身含水量(TBW，total body water)。
当利用AC测量阻抗时，输入到测量设备100中的信号可以AC的频率作为中心频率。可与利用AC的频率调制的信号相似地使用输入信号。输入信号可被放大器120放大以用于测量。
如上所述，放大器120中可能出现噪声。例如，放大器120中可能出现1/f噪声。由于输入信号以AC的频率作为中心频率，所以当输入信号的中心频率在放大器120中出现的噪声的频带之外时，输入信号可不受放大器120中出现的噪声的干扰。控制器140可控制第一斩波器110以便于输入信号旁路(bypass，绕过)第一斩波器110。例如，控制器140可将操作电压(Vdd)或地电压(GND)的恒压信号提供给第一斩波器110。
放大器120可放大旁路的信号。由于旁路的信号的中心频率在噪声频带之外，所以由放大器120放大的信号可不受噪声的影响。另外，控制器140可控制第二斩波器130解调放大的信号。由于放大的信号以用于阻抗测量的AC的频率作为中心频率，所以控制器140可控制第二斩波器130利用对应的中心频率解调放大的信号。
根据示例的测量设备100可根据应用以各种测量模式重配置。另外，如以下将描述的，根据示例的测量设备100可包括多个可重配置测量模块。在此示例中，根据应用，至少一部分测量模块可在生物电位测量模式下操作，剩余部分的测量模块可在阻抗测量模式下操作。
例如，由于将要基于穿过围绕心脏的外部的测量方向而测量的电信号的形式可能与将要基于穿过围绕心脏的外部的另一测量方向而测量的电信号的形式不同，所以可利用多个通道来测量ECG。在此示例中，测量设备100可被重配置为利用多个通道测量ECG，并且测量皮肤与用于ECG测量的测量电路的输入端之间的界面阻抗。当利用三个通道测量ECG时，包括在测量设备100中的三个测量模块可被改造为在生物电位测量模式下操作。另外，为了测量每一通道处的界面阻抗，包括在测量设备100中的其他三个测量模块可被重配置为在阻抗测量模式下操作。另外，由于可基于提供给第二斩波器130的频率的相位来测量阻抗信号的实数分量和虚数分量，所以当测量阻抗时，包括在测量设备100中的另外三个测量模块可被重配置为在阻抗测量模式下操作。
根据应用，阻抗测量可能没有必要，或者可能需要使用更多通道的生物电位测量。根据示例的测量设备100可提供根据应用自由改变生物电位测量和阻抗测量的配置的技术。
图2示出测量生物电位信号的测量设备200的操作的示例。参照图2，测量设备200包括第一斩波器210、放大器220和第二斩波器230。尽管没有在图2中示出，但是测量设备200还包括控制器，控制器被配置为控制第一斩波器210和第二斩波器230。
以下，将详细描述在生物电位测量模式下经过第一斩波器210、放大器220和第二斩波器230的输入信号的调制、放大和解调。在图2所示的每一曲线图中，x轴表示频率，y轴表示功率密度。例如，电信号的中心频率随着x轴的值增大而增大，电信号的强度随着y轴的值增大而增大。
测量设备200通过输入端205接收用于生物电位测量的输入信号。以下，用于生物电位测量的输入信号将被称作生物电位信号。由于生物电位信号是直流(DC)信号或低频信号，所以生物电位信号可类似于与输入端205对应的曲线图中的信号206来表示。人体中出现的生物电位信号具有相对低的功率密度。因此，放大器220放大生物电位信号以便测量生物电位信号。然而，放大器220是有源器件，因此在放大器220中出现1/f噪声。在频域中，生物电位信号可位于1/f噪声的频带内。因此，当放大完整的生物电位信号时，1/f噪声可导致干扰。
为了防止这种干扰，控制器将具有高于1/f噪声的频带的频率fc的信号提供给第一斩波器210。在此示例中，生物电位信号可类似于与第一斩波器210和放大器220之间的节点215对应的曲线图中的信号216来表示。生物电位信号穿过第一斩波器210以被调制为以频率fc作为中心频率的信号216。
以频率fc作为中心频率的信号216被放大器220放大。生物电位信号可类似于与放大器220的内部部分225对应的曲线图中的信号226来表示。当生物电位信号穿过放大器220时，生物电位信号的功率密度增加。另外，1/f噪声可类似于与放大器220的内部部分225对应的曲线图中的信号227来表示。1/f噪声出现在低频带中。由于生物电位信号被第一斩波器210调制为以频率fc作为中心频率，在与放大器220的内部部分225对应的曲线图中，信号226和信号227可不重叠，这意味着生物电位信号可不受1/f噪声的干扰。
控制器控制第二斩波器230解调放大的信号226。详细地讲，控制器将具有频率fc的信号提供给第二斩波器230。在此示例中，生物电位信号可类似于与输出端235对应的曲线图中的信号236来表示。生物电位信号穿过第二斩波器230以被解调为具有原始中心频率的信号236。同时，与1/f噪声对应的信号穿过第二斩波器230以被调制为以频率fc作为中心频率的信号237。由于生物电位信号被第二斩波器230解调并且同时，1/f噪声被第二斩波器230调制，所以在与输出端235对应的曲线图中，信号236和信号237可不重叠，这意味着生物电位信号可不受1/f噪声的干扰。
对应于输出端235的曲线图中的信号236的中心频率可与对应于输入端205的曲线图中的信号206的中心频率相同，并且与输出端235对应的曲线图中的信号236的功率密度可大于与输入端205对应的曲线图中的信号206的功率密度，这意味着生物电位信号尽管被放大和解调也可不受1/f噪声的干扰。如上所述，测量设备200可提供控制第一斩波器210和第二斩波器230以便于生物电位信号被放大而不受1/f噪声影响的技术。
图3示出测量阻抗的测量设备300的操作的示例。参照图3，测量设备300包括第一斩波器310、放大器320和第二斩波器330。尽管图3中未示出，测量设备300还包括被配置为控制第一斩波器310和第二斩波器330的控制器。
以下，将详细描述在阻抗测量模式下经过第一斩波器310、放大器320和第二斩波器330的输入信号的旁路、放大和解调。在图3所示的每一曲线图中，x轴表示频率，y轴表示功率密度。
测量设备300通过输入端305接收用于阻抗测量的输入信号。以下，用于阻抗测量的输入信号将被称作阻抗信号。阻抗信号包括当通过电流发生器340产生的电流流入人体345(被建模为阻抗Z)中时出现的电位差的信息。电流发生器340产生频率fc的AC。
由于阻抗信号以频率fc作为中心频率，所以阻抗信号可类似于与输入端305对应的曲线图中的信号306来表示。由于在人体345中流动的电流的电平较低，所以阻抗信号的功率密度也较低。为了测量阻抗信号，阻抗信号被放大器320放大。
放大器320中出现1/f噪声。然而，在频域上，用于阻抗测量的频率fc位于1/f噪声的频带之外。在此示例中，阻抗信号可不受1/f噪声的干扰，并且第一斩波器310可无需调制阻抗信号以防止1/f噪声的干扰。控制器控制第一斩波器310以便于阻抗信号旁路(绕过)第一斩波器310。例如，控制器可将Vdd或地GND的恒压信号提供给第一斩波器310。当阻抗信号旁路第一斩波器310时，穿过第一斩波器310之前的阻抗信号可基本上与穿过第一斩波器310之后的阻抗信号相同。阻抗信号可类似于与第一斩波器310和放大器320之间的节点315对应的曲线图中的信号306来表示。
阻抗信号被放大器320放大。阻抗信号可类似于与放大器320的内部部分325对应的曲线图中的信号326来表示。当阻抗信号穿过放大器320时，阻抗信号的功率密度增加。1/f噪声可类似于与放大器320的内部部分325对应的曲线图中的信号327来表示。1/f噪声出现在低频带中。由于阻抗信号以频率fc作为中心频率，所以在与放大器320的内部部分325对应的曲线图中，信号326和信号327可不重叠，这意味着阻抗信号可不受1/f噪声的干扰。
控制器控制第二斩波器330解调经放大的信号326。详细地讲，控制器将具有频率fc的信号提供给第二斩波器330。在此示例中，参照与输出端335对应的曲线图，阻抗信号穿过第二斩波器330以被解调为信号336。同时，与1/f噪声对应的信号穿过第二斩波器330以被调制为以频率fc作为中心频率的信号337。由于阻抗信号被第二斩波器330解调并且同时，1/f噪声被第二斩波器330调制，所以在与输出端335对应的曲线图中，信号336和信号337可不重叠，这意味着阻抗信号可不受1/f噪声的干扰。如上所述，测量设备300可提供控制第一斩波器310和第二斩波器330以便于阻抗信号被放大而不受1/f噪声影响的技术。
图4示出斩波器400的示例。参照图4，斩波器400基于控制电压Vc将输入端口450和460连接到输出端口470和480。斩波器400包括基于控制电压操作的第一开关410SWp1、第二开关420SWn1、第三开关430SWn2和第四开关440SWp2。
第一开关410、第二开关420、第三开关430和第四开关440可在控制电压为逻辑“1”时导通，并且在控制电压为逻辑“0”时截止。在图4中，控制第三开关430和第四开关440的控制电压Vcb是从控制电压Vc逻辑反转的电压。
当控制电压Vc为逻辑“1”并且控制电压Vcb为逻辑“0”时，第一开关410和第二开关420可导通，第三开关430和第四开关440可截止。在此示例中，第一输入端口450可连接到第一输出端口470，第二输入端口460可连接到第二输出端口480。第一输入端口450连接到第一输出端口470并且第二输入端口460连接到第二输出端口480的状态可称作第一状态。在第一状态下，Vip＝Vop，Vin＝Von。
相反，当控制电压Vc为逻辑“0”并且控制电压Vcb为逻辑“1”时，第一开关410和第二开关420可截止，第三开关430和第四开关440可导通。在此示例中，第一输入端口450可连接到第二输出端口480，第二输入端口460可连接到第一输出端口470。第一输入端口450连接到第二输出端口480并且第二输入端口460连接到第一输出端口470的状态可称作第二状态。在第二状态下，Vip＝Von，Vin＝Vop。
图1的控制器140可基于测量模式将AC电压或DC电压提供给斩波器400。当提供AC电压作为斩波器400的控制电压Vc时，斩波器400可按照每一个控制电压的间隔在第一状态和第二状态之间切换。例如，当控制电压对应于1kHz的AC电压时，控制电压的间隔可对应于1毫秒(ms)。在此示例中，斩波器400可每1ms在第一状态和第二状态之间切换。详细地讲，斩波器400可在第一状态下操作0.5ms，随后在第二状态下操作0.5ms，随后再次在第一状态下操作0.5ms。
当AC电压被提供给斩波器400时，斩波器400可基于AC电压的频率调制或解调输入信号。例如，斩波器400可基于控制电压Vc的间隔切换施加给第一输入端口450的信号和施加给第二输入端口460的信号，并通过第一输出端口470和第二输出端口480输出信号。在此示例中，输入信号可被调制为以控制电压Vc的频率作为中心频率的信号。当输入信号对应于以控制电压Vc的频率作为中心频率的信号时，可通过斩波器400去除包括在输入信号中的控制电压Vc的频率分量。在此示例中，输入信号可被解调为不具有控制电压Vc的频率分量的信号。
当提供DC电压作为斩波器400的控制电压Vc时，斩波器400可基于DC电压的逻辑值在第一状态和第二状态中的一个下操作。例如，当控制电压对应于为逻辑“1”的Vdd的DC电压时，斩波器400可在第一状态下操作。当控制电压对应于为逻辑“0”的GND的DC电压时，斩波器400可在第二状态下操作。
当DC电压被提供给斩波器400时，输入信号可旁路(绕过)斩波器400。例如，斩波器400可基于控制电压Vc保持第一状态或第二状态。当控制电压Vc为逻辑“1”时，斩波器400可保持第一状态，因此输入信号可旁路(绕过)斩波器400。当控制电压Vc为逻辑“0”时，斩波器400可保持第二状态，因此施加给输入端口450和460的电压可被切换并输出。
尽管以上描述了被实现为基于控制电压Vc控制电信号的流动的斩波器400的示例，但斩波器400的配置不限于该示例。根据示例，斩波器400的配置可不同地改变。例如，斩波器400还可在每一输出端处包括电容器，并且可基于每一电容器中累积的电荷的量来确定输出值。
图5示出控制器540的示例。参照图5，测量设备500包括第一斩波器510、放大器520和第二斩波器530。参照图1至图4所提供的描述可适用于第一斩波器510、放大器520和第二斩波器530中的每一个。
测量设备500还包括控制器540，控制器540利用复用器(MUX)来实现。在此示例中，控制器540包括用于第一斩波器510的第一MUX541以及用于第二斩波器530的第二MUX542。第一MUX541将控制电压提供给第一斩波器510，第二MUX542将控制电压提供给第二斩波器530。
控制器540基于测量模式控制第一MUX541和第二MUX542。例如，在生物电位测量模式下，控制器540可控制第一MUX541和第二MUX542分别向第一斩波器510和第二斩波器530提供用于调制和解调生物电位信号的频率信号。在阻抗测量模式下，控制器540可控制第一MUX541向第一斩波器510提供用于使阻抗信号旁路(绕过)第一斩波器510的恒压信号。控制器540还可控制第二MUX542向第二斩波器530提供用于解调阻抗信号的频率信号。
第一MUX541接收恒压信号Vdd或GND和用于调制生物电位信号的频率信号。例如，第一MUX541可接收与用于调制生物电位信号的频率信号对应的第一输入信号，并且接收与恒压信号对应的第二输入信号。用于调制生物电位信号的频率信号可对应于4kHz。
控制器540利用寄存器REG_SEL_BP来控制第一MUX541。寄存器REG_SEL_BP被设置为指示测量模式的值。例如，当寄存器REG_SEL_BP被设置为“1”时，REG_SEL_BP可指示生物电位测量模式。当REG_SEL_BP被设置为“0”时，寄存器REG_SEL_BP可指示阻抗测量模式。控制器540提供寄存器REG_SEL_BP作为第一MUX541的选择信号。
当寄存器REG_SEL_BP指示生物电位测量模式时，第一MUX541输出用于调制生物电位信号的频率信号。当寄存器REG_SEL_BP指示阻抗测量模式时，第一MUX541输出用于使阻抗信号旁路第一斩波器510的恒压信号。第一MUX541所输出的信号被提供作为第一斩波器510的控制电压，通过该控制电压来控制第一斩波器510的操作。
第二MUX542接收用于解调生物电位信号的频率信号以及用于解调阻抗信号的相移频率信号。例如，第二MUX542可接收与用于解调生物电位信号的频率信号对应的第一输入信号，并且接收与用于解调阻抗信号的频率信号对应的第二输入信号。用于解调生物电位信号的频率信号可对应于4kHz，用于解调阻抗信号的频率信号可对应于50kHz。
控制器540利用指示测量模式的寄存器REG_SEL_BP来控制第二MUX542。控制器540提供寄存器REG_SEL_BP作为第二MUX542的选择信号。控制器540可利用相同的寄存器REG_SEL_BP同时控制第一MUX541和第二MUX542。
当寄存器REG_SEL_BP指示生物电位测量模式时，第二MUX542输出用于解调生物电位信号的频率信号。当寄存器REG_SEL_BP指示阻抗测量模式时，第二MUX542输出用于解调阻抗信号的相移频率信号。第二MUX542所输出的信号被提供作为第二斩波器530的控制电压，通过该控制电压来控制第二斩波器530的操作。
测量设备500通过调节用于解调阻抗信号的频率信号的相位来测量实数分量的阻抗值和虚数分量的阻抗值。例如，测量设备500可通过利用相位0度(°)的频率信号解调阻抗信号来获得实数分量的阻抗值。测量设备500可通过利用相位90°的频率信号解调阻抗信号来获得虚数分量的阻抗值。
为此，控制器540还包括移相器543。移相器543调节用于解调阻抗信号的频率信号的相位。例如，移相器543可将用于解调阻抗信号的频率信号的相位移位90°。经相移的频率信号被输入作为第二MUX542的第二输入信号。
控制器540可利用用于移相的寄存器控制移相器543。控制器540可基于寄存器的值确定将移位的相位角，并基于确定的大小控制移相器543移相。例如，当用于移相的寄存器被设置为指示相位0°的值时，控制器540可控制移相器543以便于用于解调阻抗信号的频率信号旁路移相器543。当用于移相的寄存器被设置为指示相位90°的值时，控制器540可控制移相器543将用于解调阻抗信号的频率信号移位90°。
尽管图5示出包括第一MUX541、第二MUX542和移相器543的控制器540，但控制器540的配置可不同地改变。例如，测量设备500可包括第一MUX541、第二MUX542和移相器543作为与控制器540分开的单独元件。在此示例中，控制器540可产生控制第一MUX541、第二MUX542和移相器543的控制信号。
控制器540还产生控制电流发生器550的控制信号以用于阻抗测量。当测量模式对应于生物电位测量模式时，控制器540产生禁用电流发生器550的控制信号。当测量模式对应于阻抗测量模式时，控制器540产生启用电流发生器550的控制信号。
控制器540利用指示测量模式的寄存器REG_SEL_BP来控制电流发生器550。即，控制器540将指示测量模式的寄存器REG_SEL_BP提供给电流发生器550。基于指示测量模式的寄存器REG_SEL_BP的值来启用或禁用电流发生器550。当提供给电流发生器550的寄存器REG_SEL_BP的值为“1”时，测量设备500可在生物电位测量模式下操作，因此，可禁用电流发生器550。相反，当提供给电流发生器550的寄存器REG_SEL_BP的值为“0”时，测量设备500可在阻抗测量模式下操作，因此可启用电流发生器550以产生用于阻抗测量的电流。
电流发生器550接收具有用于阻抗测量的频率的AC信号，例如，用于解调阻抗信号的频率信号。电流发生器550利用接收的AC信号产生用于阻抗测量的AC电流。AC信号可从外部输入，或者根据示例，可由控制器540提供。
作为另一示例，代替恒压信号，控制器540可向用于阻抗测量的第一斩波器510提供用于调制阻抗信号的频率信号。例如，当用于阻抗测量的AC电流的频率被包括在放大器520的1/f噪声的频带内时，阻抗信号可遭受1/f噪声的干扰。为了防止阻抗信号遭受1/f噪声的干扰，控制器540可控制第一MUX541和第二MUX542分别向第一斩波器510和第二斩波器530提供用于调制和解调阻抗信号的频率信号。
第一MUX541可接收用于调制阻抗信号的频率信号以及用于使阻抗信号旁路第一斩波器510的恒压信号。例如，第一MUX541可接收与用于调制阻抗信号的频率信号对应的第一输入信号以及与恒压信号对应的第二输入信号。用于调制阻抗信号的频率信号可与上述用于调制生物电位信号的频率信号相同。
控制器540可利用寄存器REG_SEL_BP来控制第一MUX541。如上所述，当寄存器REG_SEL_BP被设置为“1”时，寄存器REG_SEL_BP可指示生物电位测量模式。当寄存器REG_SEL_BP被设置为“0”时，寄存器REG_SEL_BP可指示阻抗测量模式。然而，当用于阻抗测量的AC电流的频率被包括在放大器520的1/f噪声的频带内时，寄存器REG_SEL_BP可被设置为“1”。因此，第一MUX541和第二MUX542可将用于调制和解调阻抗信号的频率信号分别提供给第一斩波器510和第二斩波器530。
当用于阻抗测量的AC电流的频率被包括在放大器520的1/f噪声的频带内时，寄存器REG_SEL_BP可被设置为“2”，而非“1”或“0”。当接收到“2”作为选择信号时，第一MUX541和第二MUX542可将用于调制和解调阻抗信号的频率信号分别输出给第一斩波器510和第二斩波器530。
上述控制器540的操作可如表1所示安排。
[表1]
在表1中，fc_ECG表示用于调制和解调生物电位信号和/或阻抗信号的频率信号的频率，DC表示DC电压，fc_CG表示用于解调阻抗信号的频率信号的频率。
情况1对应于频率fc_CG高于放大器520的1/f噪声的频带的示例。例如，在情况1中，fc_CG＝50kHz，fc_ECG＝4kHz。在情况1的生物电位测量模式下，控制器540可将频率fc_ECG提供给第一斩波器510和第二斩波器530二者。在情况1的阻抗测量模式下，控制器540可将DC电压DC提供给第一斩波器510，并将频率fc_CG提供给第二斩波器530。
情况2对应于频率fc_CG在放大器520的1/f噪声的频带内的示例。例如，在情况2中，fc_CG＝50Hz，fc_ECG＝4kHz。在情况2的生物电位测量模式下，控制器540可将频率fc_ECG提供给第一斩波器510和第二斩波器530二者。在情况2的阻抗测量模式下，控制器540可将频率fc_ECG提供给第一斩波器510和第二斩波器530二者。
在情况2的阻抗测量模式下，第二斩波器530的输出信号可具有频率fc_CG，其对应于调制的信号。在情况2中，频率fc_CG可低于测量设备500的模数转换器(ADC)的采样频率。因此，ADC可对被调制至频率fc_CG的输出信号执行模数转换，并且测量设备500(即，解调器)可通过数字信号处理将被调制至频率fc_CG的输出信号解调。测量设备500还可包括第三斩波器，其被配置为将输出信号解调至频率fc_CG。在此示例中，在情况2的阻抗测量模式下，控制器540可将频率fc_CG提供给第三斩波器。在情况2的除阻抗测量模式之外的剩余模式下，第三斩波器可被控制以便于输入信号旁路第三斩波器。为此，在情况2的除阻抗测量模式之外的剩余模式下，控制器540可将DC电压DC提供给第三斩波器。
图6和图7示出使用可重配置测量设备的测量系统的示例。参照图6，根据示例的测量设备600包括第一斩波器610、与例如跨阻(TI)级(trans-impedance stage)对应的放大器620、第二斩波器630、MUX640和电流发生器650。参照图1至图5所提供的描述可适用于第一斩波器610、放大器620、第二斩波器630、MUX640和电流发生器650。尽管图中未示出，测量设备600还可包括用于第二斩波器630的第二MUX，并且根据测量模式产生控制MUX640、第二MUX和电流发生器650的控制信号。
测量设备600还包括高通滤波器(HPF)661。HPF661使高于或等于预定频率的频带的信号通过，并阻挡低于所述预定频率的频带的信号。测量设备600可利用HPF661阻挡DC偏移电压。如将要详细描述的，放大器620具有操作电压范围，在该范围内输入信号可按照期望的比率被放大。当输入电压中包括DC偏移电压时，输入电压可在操作电压范围之外。当输入电压在操作电压范围之外时，测量设备600可能异常操作，例如，输出电压可能饱和。测量设备600可利用HPF661防止测量设备600的异常操作。
测量设备600还包括与例如跨导(TC)级对应的TC放大器662。TC放大器662输出与输入电压成比正比的电流。详细地讲，输入电压越高，输出的电流越大。输入电压越低，输出的电流越小。放大器620与TC放大器662交互操作。放大器620执行TI放大功能。即，放大器620输出与输入电流成正比的电压。详细地讲，TC放大器662所输出的电流越大，输出的电压越高。TC放大器662所输出的电流越小，输出的电压越低。
测量设备600还包括第二放大器663。第二放大器663是增益可调节的放大器，并且可包括例如可编程增益放大器(PGA)。利用第二放大器663，测量设备600二次放大由放大器620放大的信号。第二放大器663的输出信号的合适范围可根据接收输出信号的应用而不同。例如，第一应用可接收0伏(V)至5V，而第二应用可接收0V至20V。测量设备600控制第二放大器663的增益，以使得输出信号可在适合于应用的电压范围内输出。
测量设备600还包括低通滤波器(LPF)664。LPF664使低于或等于预定频率的频带的信号通过，并且阻挡高于所述预定频率的频带的信号。测量设备600可利用LPF664去除高频噪声。
测量设备600还包括缓冲器665。缓冲器665响应于ADC666的输入负载使足够的电流能够被供应给ADC666。
测量设备600还包括ADC666。ADC666将模拟电信号转换为数字电信号。测量设备600利用ADC666将放大的模拟信号转换为数字信号，并输出该数字信号。
参照图7，根据另一示例的测量设备700包括第一斩波器710、放大器720、第二斩波器730和电流发生器750。参照图1至图5所提供的描述可适用于第一斩波器710、放大器720、第二斩波器730和电流发生器750。尽管图中未示出，但测量设备700还可包括控制器，该控制器可根据测量模式控制第一斩波器710、放大器720、第二斩波器730和电流发生器750。
测量设备700还包括HPF761。测量设备700利用HPF761阻挡DC偏移。通过利用HPF761阻挡DC偏移，测量设备700可防止放大器720的异常操作。
测量设备700还可包括带通滤波器(BPF)762。BPF762可使预定频带的信号通过，并且阻挡除了所述预定频带之外的频带的信号。测量设备700可利用BPF762去除高频噪声和低频噪声。在另一示例中，BPF762可用LPF代替。在此示例中，测量设备700可利用LPF去除高频噪声。
测量设备700还包括第三斩波器740。参照表1，在情况2的阻抗测量模式下，控制器可将用于调制和解调阻抗信号的频率信号分别提供给第一斩波器710和第二斩波器730。阻抗信号可被第一斩波器710调制至频率fc_ECG，被放大器720放大，并被第二斩波器730解调至频率fc_ECG。由第二斩波器730解调的阻抗信号仍可对应于被调制至频率fc_CG的信号。因此，控制器可将频率fc_CG提供给第三斩波器740，以使得可由第三斩波器740将信号解调至频率fc_CG。
相反，在情况2的除阻抗测量模式之外的剩余模式下，控制器可将DC电压DC提供给第三斩波器740。在此示例中，输入信号可旁路第三斩波器740。
测量设备700还包括第二放大器763、LPF764、缓冲器765和ADC766。参照图6所提供的描述可适用于第二放大器763、LPF764、缓冲器765和ADC766，因此为了简明起见将省略重复描述。
图8A至图8D示出测量设备800的输入端的示例。参照图8A，测量设备800包括第一斩波器810、放大器820和第二斩波器830。参照图1至图7所提供的描述可适用于第一斩波器810、放大器820和第二斩波器830。
测量设备800还包括第一电容器单元840、第一电阻单元870、第二电阻单元880和第二电容器单元885。第一电容器单元840、第一电阻单元870、第二电阻单元880和第二电容器单元885实现构成HPF的电阻组件和电容器组件，并向放大器820的输入提供偏置电压。HPF滤除DC偏移电压，被提供给放大器820的输入的偏置电压使放大器820能够在正常操作范围内操作。
在生物电位测量模式下，启用第一电阻单元870以将偏置电压提供给放大器820的输入。在生物电位测量模式下，第一斩波器810和第二电容器单元885的组合实现HPF的电阻组件。第一电容器单元840实现HPF的电容器组件。
在阻抗测量模式下，由于第一斩波器810充当导线，所以第二电容器单元885不对应于电阻组件。因此，启用第二电阻单元880，由此实现HPF的电阻组件。第一电容器单元840实现HPF的电容器组件。在阻抗测量模式下，第二电阻单元880将偏置电压提供给放大器820的输入。以下将参照图8C和图8D详细描述第一电阻单元870和第二电阻单元880的操作。
测量设备800还包括启动电路850和860以启动包括在测量设备800中的电路。放大器820具有可按照期望的比率放大输入信号的电压范围。以下，为了易于描述，放大器820的按照期望的比率放大输入信号的电压范围将称作正常操作范围。
为了使放大器820在测量设备800从截止状态切换到导通状态的瞬态下在正常操作范围内操作，启动电路850和860中的每一个输入预定参考电压。例如，启动电路850在短时间内提供参考电压作为第一斩波器810的输入。启动电路860提供参考电压作为放大器820的输入。当放大器820脱离不稳定的瞬态时，禁用启动电路850和860。
根据另一示例，启动电路850和860可用于放大器820的恢复。例如，当输入电压产生火花(spark)时，例如，当输入电压迅速增加时，快速增大的电压分量可对应于高频分量，因此可不被输入端的HPF滤除。快速增大的电压分量可输入到放大器820中，放大器820可能在放大快速增大的电压分量的同时饱和。当放大器820饱和时，放大器820可不放大大于饱和电压的输入电压。其可被解释为：由于快速增大的电压分量，输入到放大器820中的输入信号脱离正常操作范围。
当放大器820饱和时，启动电路850和860可输入预定的参考以便于放大器820在正常操作范围内操作。根据这一观点，启动电路850和860也可称作恢复电路。
测量设备800还包括输入阻抗(Z)增强电路890。输入Z增强电路890将放大器820的输出一部分反馈给输入端，从而增强输入阻抗。
参照图8B，通过2×1MUX产生如图8A所示的时钟信号clk_chp1、clk_chp2、clk_b1、clk_b2、clk_dem1和clk_dem2中的每一个。每一MUX可通过指示测量模式的寄存器REG_ECG2IMP或者指示将要测量阻抗信号的实数分量和虚数分量中的哪一个的寄存器REG_SEL_IMP_real来控制。
由处理器产生控制恢复电路850和860的控制信号INIT，该处理器被配置为执行饱和检测和快速恢复功能。该处理器基于图6的LPF664或图7的LPF764的输出检测放大器820是否饱和，并产生控制信号INIT。
参照图8C，在生物电位测量模式下，启用第一电阻单元870。如将在下面详细描述的，第二电容器单元885和第一斩波器810实现电阻组件。因此，利用第一电容器单元840、第一斩波器810和第二电容器单元885的组合来配置HPF。
详细地讲，第一电阻单元870设置在第一斩波器810和放大器820之间的节点处。第一斩波器810和放大器820之间的节点包括第一节点和第二节点。根据示例，第一节点可称作正节点，第二节点可称作负节点。放大器820可利用差分放大器来配置，提供第一节点的电压和第二节点的电压分别作为差分放大器的第一输入和第二输入。
第一电阻单元870包括第一开关871、第二开关872和第一电容器873。第一开关871、第二开关872和第一电容器873彼此交互操作，并且用于使适合于放大器820的输入电压的电压值(例如，偏置电压)施加到第一节点。偏置电压可具有预设电压值，并且根据示例，可对应于GND。由第一开关871、第二开关872和第一电容器873实现的电阻值可以是远大于一般电阻的值。因此，第一电阻单元870可将偏置电压提供给放大器820的输入，而基本上不影响电路中的电流的流动。
第一开关871的控制信号clk_b1可对应于时钟信号，第一开关871的控制信号clk_b1和第二开关872的控制信号clk_b2具有互斥的值。例如，当控制信号clk_b1为逻辑“1”时，控制信号clk_b2为逻辑“0”。当控制信号clk_b1为逻辑“0”时，控制信号clk_b2为逻辑“1”。换言之，第一开关871和第二开关872交替导通。
在第一节点和用于偏置电压的节点之间每单位时间流过的电荷的量可基于控制信号clk_b1和控制信号clk_b2的切换间隔以及第一电容器873的电容来确定。在第一节点和用于偏置电压的节点之间每单位时间流过的电荷的量对应于电流电平。偏置电压与第一节点的电压之间的电位差对应于电压电平。当确定电流电平和电压电平时，可确定电阻级别。基于控制信号clk_b1和控制信号clk_b2的切换间隔以及第一电容器873的电容，在第一节点与用于偏置电压的节点之间实现第一电阻组件。
类似地，第一电阻单元870包括第三开关874、第四开关875和第二电容器876。第三开关874、第四开关875和第二电容器876实现电阻组件以将恰当的偏置电压供应给第二节点。基于控制信号clk_b1和控制信号clk_b2的切换间隔以及第二电容器876的电容，在第二节点与用于偏置电压的节点之间实现第二电阻组件。
第一斩波器810与形成在放大器820的输入端中的电容器组合，并充当等效电阻。第一斩波器810和第一电容器单元840充当HPF。形成在放大器820的输入端中的电容主要包括由第二电容器单元885形成的电容以及在放大器820的输入端晶体管(例如，金属氧化物半导体场效应晶体管(MOSFET))的栅极处形成的电容器。通过调节包括在第二电容器单元885中的电容器C_HPF_cutp和C_HPF_cutn的电容值，来调节输入HPF的截止频率。例如，输入HPF的截止频率可被调节为0.5Hz、10Hz和/或其它频率。
在阻抗测量模式,下，第一开关871和第三开关874截止，并且禁用第一电阻单元870。
参照图8D，在阻抗测量模式下，启用第二电阻单元880。如将在下面详细描述的，第二电阻单元880实现电阻组件。因此，利用第二电阻单元880和电容器单元840的组合来配置HPF。
第二电阻单元880包括开关881、斩波器882、第一电阻器883和第二电阻器884。开关881可启用和禁用第二电阻单元880。在阻抗测量模式下，当开关881导通时，启用第二电阻单元880。在生物电位测量模式下，当开关811截止时，禁用第二电阻单元880。
出于以下原因，与HPF的构成元件对应的电阻组件可在生物电位测量模式和阻抗测量模式下不同地实现。在生物电位测量模式下，第一斩波器810工作，因此，放大器820的输入端的电容和第一斩波器810的动作组合以充当等效电阻。因此，在生物电位测量模式下，利用放大器820的输入端的电容和第一斩波器810的组合来形成HPF。相反，在阻抗测量模式下，第一斩波器810执行旁路功能，因此，放大器820的输入端的电容不充当等效电阻。因此，在阻抗测量模式下，需要单独的电阻器(例如，第一电阻器883和第二电阻器884)。
由于在生物电位测量模式下，测量频带可对应于低频，所以HPF的截止频率可被设置为0.5Hz。在阻抗测量模式下，可基于施加到图7的电流发生器750的电流的载波频率来调制输入信号。因此，输入HPF的截止频率可与该载波频率关联。例如，当施加到电流发生器750的电流的频率对应于50kHz时，在阻抗测量模式下输入HPF的截止频率可被设置为5kHz。
斩波器882、第一电阻器883和第二电阻器884可使第一节点与用于偏置电压的节点之间实现的电阻以及第二节点与用于偏置电压的节点之间实现的电阻能够基本上相同。由于物理上不同的电阻用于第一电阻器883和第二电阻器884，所以第一电阻器883的电阻值和第二电阻器884的电阻值可能由于制作工艺中的误差而未基本上相同。斩波器882接收时钟信号clk_avg1和clk_avg2，按照所述时钟信号的每一个间隔来切换斩波器882内的路径。因此，尽管第一电阻器883和第二电阻器884可能由于中等误差而彼此不同，但第一电阻器883和第二电阻器884的电阻值被时间平均，第一电阻器883和第二电阻器884的平均电阻值分别被施加到第一节点和第二节点。
图9示出包括多个可重配置测量模块的测量设备900的示例。参照图9，测量设备900包括多个测量模块，测量设备900包括第一测量模块910和第n测量模块920。
测量设备900基于多个测量模块中的每一个的测量模式来控制这多个测量模块。例如，当第一测量模块910在生物电位测量模式下操作时，包括在测量设备900中的控制器930将用于生物电位测量的控制信号提供给包括在第一测量模块910中的斩波器。当第n测量模块920在阻抗测量模式下操作时，控制器930将用于阻抗测量的控制信号提供给包括在第n测量模块920中的斩波器。参照图1至图8所提供的描述可适用于这多个测量模块，因此为了简明起见将省略重复的描述。
图10示出控制可重配置测量设备的方法的示例。参照图10，在操作1010中，可重配置测量设备接收指示测量模式的信号。在操作1020中，可重配置测量设备将第一信号提供给第一斩波器。在操作1030中，可重配置测量设备将第二信号提供给第二斩波器。
控制可重配置测量设备的方法中所包括的每一操作可由包括在可重配置测量设备中的控制器来执行。例如，在操作1010中，控制器可读取记录在指示测量模式的寄存器中的寄存器值。参照图1至图8所提供的描述可适用于图10所示的每一操作，因此为了简明起见将省略重复的描述。
上述各种单元、模块、元件和方法可利用一个或多个硬件组件、一个或多个软件组件或者一个或多个硬件组件和一个或多个软件组件的组合来实现。
例如，硬件组件可以是物理地执行一个或多个操作的物理装置，但不限于此。硬件组件的示例包括麦克风、放大器、低通滤波器、高通滤波器、带通滤波器、模数转换器、数模转换器和处理装置。
例如，软件组件可通过由软件或指令控制以执行一个或多个操作的处理装置实现，但不限于此。计算机、控制器或其它控制装置可使得处理装置运行所述软件或执行所述指令。一个软件组件可通过一个处理装置来实现，或者两个或更多个软件组件可通过一个处理装置来实现，或者一个软件组件可通过两个或更多个处理装置来实现，或者两个或更多个软件组件可通过两个或更多个处理装置来实现。
处理装置可利用一个或多个通用或专用计算机(例如，处理器、控制器和算术逻辑单元)、数字信号处理器、微计算机、现场可编程阵列、可编程逻辑单元、微处理器或者能够运行软件或执行指令的任何其它装置来实现。处理装置可运行操作系统(OS)，并且可运行在OS下操作的一个或多个软件应用。处理装置可在运行软件或执行指令时访问、存储、操纵、处理和创建数据。为了简单起见，在描述中可能使用单数术语“处理装置”，但本领域普通技术人员将理解，处理装置可包括多个处理元件和多种类型的处理元件。例如，处理装置可包括一个或多个处理器或者一个或多个处理器和一个或多个控制器。另外，不同的处理配置是可能的，例如并行处理器或多核处理器。
被配置为实现软件组件以执行操作A的处理装置可包括处理器，该处理器被编程为运行软件或执行指令以控制所述处理器执行操作A。另外，被配置为实现软件组件以执行操作A、操作B和操作C的处理装置可具有各种配置，例如被配置为实现软件组件以执行操作A、B和C的处理器；被配置为实现软件组件以执行操作A的第一处理器以及被配置为实现软件组件以执行操作B和C的第二处理器；被配置为实现软件组件以执行操作A和B的第一处理器以及被配置为实现软件组件以执行操作C的第二处理器；被配置为实现软件组件以执行操作A的第一处理器、被配置为实现软件组件以执行操作B的第二处理器以及被配置为实现软件组件以执行操作C的第三处理器；被配置为实现软件组件以执行操作A、B和C的第一处理器以及被配置为实现软件组件以执行操作A、B和C的第二处理器，或者各自实现操作A、B和C中的一个或多个的一个或多个处理器的任何其它配置。尽管这些示例参照了三个操作A、B、C，可实现的操作的数量不限于三个，而是可以是实现期望的结果或执行期望的任务所需的任何数量的操作。
用于控制处理装置实现软件组件的软件或指令可包括用于独立地或共同地命令或配置处理装置执行一个或多个期望的操作的计算机程序、一段代码、指令或其一些组合。所述软件或指令可包括可由处理装置直接运行的机器代码(例如由编译器生成的机器代码)和/或可由处理装置利用解释器来执行的高级代码。所述软件或指令以及任何相关数据、数据文件和数据结构可永久地或临时地实施于任何类型的机器、组件、物理或虚拟设备、计算机存储介质或装置、或者能够提供指令或数据或者能够被处理装置解释的传播的信号波。所述软件或指令以及任何相关数据、数据文件和数据结构还可分布于联网的计算机系统上，以使得所述软件或指令以及任何相关数据、数据文件和数据结构以分布式方式存储和执行。
例如，所述软件或指令以及任何相关数据、数据文件和数据结构可被记录、存储或固定于一个或多个非暂时性计算机可读存储介质中。非暂时性计算机可读存储介质可以是能够存储软件或指令以及任何相关数据、数据文件和数据结构以使得它们可被计算机系统或处理装置读取的任何数据存储装置。非暂时性计算机可读存储介质的示例包括只读存储器(ROM)、随机存取存储器(RAM)、闪存、CD-ROM、CD-R、CD+R、CD-RW、CD+RW、DVD-ROM、DVD-R、DVD+R、DVD-RW、DVD+RW、DVD-RAM、BD-ROM、BD-R、BD-R LTH、BD-RE、磁带、软盘、磁光数据存储装置、光学数据存储装置、硬盘、固态盘或者本领域普通技术人员已知的任何其它非暂时性计算机可读存储介质。
用于实现这里所公开的示例的功能程序、代码和代码段可由示例所属领域的程序员基于这里所提供的附图及其对应描述来解释。
尽管本公开包括特定示例，对于本领域普通技术人员而言将明显的是，在不脱离权利要求及其等同物的精神和范围的情况下，可在这些示例中进行各种形式和细节上的改变。本文所描述的示例将仅从描述的意义上考虑，而非为了限制。每一示例中的特征或方面的描述将被视为适用于其它示例中的类似特征或方面。如果所描述的技术按照不同的顺序执行，和/或如果所描述的系统、架构、装置或电路中的组件以不同的方式组合和/或通过其它组件或其等同物替代或补充，则可能实现适当的结果。因此，本公开的范围不由具体实施方式限定，而是由权利要求及其等同物限定，权利要求及其等同物的范围内的所有变化将被解释为包括在本公开中。

Claims (29)

1.一种可重配置测量设备，包括：
第一斩波器，被配置为调制输入信号；
放大器，被配置为放大第一斩波器的输出信号；
第二斩波器，被配置为解调放大器的输出信号或内部信号；
控制器，被配置为基于测量模式控制第一斩波器和第二斩波器。
2.根据权利要求1所述的设备，其中所述测量模式包括生物电位测量模式和阻抗测量模式。
3.根据权利要求1所述的设备，其中所述控制器被配置为：
响应于测量模式为生物电位测量模式，将与生物电位测量模式对应的频率信号提供给第一斩波器和第二斩波器。
4.根据权利要求1所述的设备，其中所述控制器被配置为：
响应于测量模式是阻抗测量模式，控制第一斩波器以便于输入信号旁路第一斩波器。
5.根据权利要求1所述的设备，其中所述控制器被配置为：
响应于测量模式是阻抗测量模式，将与阻抗测量模式对应的频率信号提供给第二斩波器。
6.根据权利要求1所述的设备，其中所述控制器被配置为：
响应于测量模式是阻抗测量模式并且用于阻抗测量的载波频率在由放大器引起的噪声频带内，将与生物电位测量模式对应的频率信号提供给第一斩波器和第二斩波器。
7.根据权利要求6所述的设备，还包括：
模数转换器，被配置为对第二斩波器的输出信号执行模数转换；
解调器，被配置为基于所述载波频率解调被转换的数字信号。
8.根据权利要求6所述的设备，还包括：
第三斩波器，被配置为利用所述载波频率解调第二斩波器的输出信号。
9.根据权利要求8所述的设备，其中所述控制器被配置为：
响应于测量模式为生物电位测量模式，控制第三斩波器以便于第二斩波器的输出信号旁路第三斩波器。
10.根据权利要求1所述的设备，其中所述控制器包括：
第一复用器，被配置为选择性地将第一频率信号或恒压信号提供给第一斩波器；
第二复用器，被配置为选择性地将第一频率信号或第二频率信号提供给第二斩波器。
11.根据权利要求10所述的设备，其中所述控制器还包括：
移相器，被配置为将第二频率信号的相位移位。
12.根据权利要求10所述的设备，还包括：
电流发生器，被配置为基于第二频率信号产生用于阻抗测量的电流，
其中所述控制器被配置为响应于测量模式为阻抗测量模式，启用所述电流发生器。
13.根据权利要求1所述的设备，还包括：
第一电阻单元，被配置为利用电容器和至少两个开关实现用于偏置电压的节点与第一斩波器和放大器之间的节点之间的电阻组件，
其中，所述控制器被配置为响应于测量模式为生物电位测量模式，启用第一电阻单元。
14.根据权利要求1所述的设备，还包括：
第二电阻单元，被配置为
利用至少两个电阻器实现用于偏置电压的节点与第一斩波器和放大器之间的第一节点之间的第一电阻组件，并且
利用所述至少两个电阻器实现用于偏置电压的节点与第一斩波器和放大器之间的第二节点之间的第二电阻组件，该第二电阻组件具有与第一电阻组件相同的电阻值，
其中，所述控制器被配置为响应于测量模式为阻抗测量模式，启用第二电阻单元。
15.根据权利要求1所述的设备，还包括：
恢复单元，被配置为将与放大器的正常操作范围对应的电压提供给放大器。
16.一种可重配置测量设备，包括：
测量模块，每一个测量模块被配置为测量生物电位或阻抗；
控制器，被配置为控制每一个测量模块测量生物电位或阻抗，
其中每一个测量模块包括调制器、放大器和解调器，调制器被配置为调制输入信号，放大器被配置为放大调制器的输出信号，解调器被配置为解调放大器的输出信号或内部信号。
17.根据权利要求16所述的设备，其中，所述控制器被配置为：
将第一频率信号提供给包括在被配置为测量生物电位的每一测量模块中的调制器和解调器。
18.根据权利要求17所述的设备，其中，所述第一频率信号的频率高于包括在被配置为测量生物电位的每一测量模块中的放大器所引起的噪声频带。
19.根据权利要求16所述的设备，其中所述控制器被配置为：
将恒压信号提供给包括在被配置为测量阻抗的每一测量模块中的调制器；
将第二频率信号提供给包括在被配置为测量阻抗的每一测量模块中的解调器。
20.根据权利要求19所述的设备，其中，包括在被配置为测量阻抗的每一测量模块中的调制器被配置为使输入信号旁路调制器。
21.根据权利要求19所述的设备，其中，所述第二频率信号的频率与用于阻抗测量的载波频率相同。
22.根据权利要求16所述的设备，其中，响应于用于阻抗测量的载波频率在包括在被配置为测量阻抗的每一测量模块中的放大器所引起的噪声频带内，所述控制器被配置为：
将具有高于所述噪声频带的频率的第一频率信号提供给包括在被配置为测量阻抗的每一测量模块中的调制器和解调器。
23.一种控制可重配置测量设备的方法，该方法包括：
接收指示测量模式的信号；
基于测量模式将第一信号提供给第一斩波器；
基于测量模式将第二信号提供给第二斩波器，
其中，所述第一斩波器被配置为利用第一信号调制输入信号，所述第二斩波器被配置为利用第二信号解调由放大器放大的调制的输入信号。
24.根据权利要求23所述的方法，其中，响应于测量模式为生物电位测量模式，第一信号和第二信号中的每一个包括与生物电位测量模式对应的频率信号。
25.根据权利要求23所述的方法，其中，响应于测量模式为阻抗测量模式，第一信号包括恒压信号，第一斩波器被配置为使输入信号旁路第一斩波器。
26.根据权利要求23所述的方法，其中，响应于测量模式为阻抗测量模式，第二信号包括与阻抗测量模式对应的频率信号。
27.根据权利要求23所述的方法，其中，响应于测量模式为阻抗测量模式并且用于阻抗测量的载波频率在由放大器引起的噪声频带内，第一信号和第二信号中的每一个包括与生物电位测量模式对应的频率信号。
28.一种可重配置测量设备，包括：
第一斩波器，被配置为对信号进行调制；
放大器，被配置为放大被调制的信号；
第二斩波器，被配置为解调被放大的信号；
控制器，被配置为基于正在测量信号的生物电位还是阻抗来控制第一斩波器和第二斩波器。
29.根据权利要求28所属的可重配置测量设备，其中所述控制器被配置为：
响应于正在测量生物电位，将第一频率的第一频率信号提供给第一斩波器和第二斩波器；
响应于正在测量阻抗并且大于第一频率的第二频率在由放大器引起的噪声频带之外，将恒压信号提供给第一斩波器，并且将所述第二频率的第二频率信号提供给第二斩波器；
响应于正在测量阻抗并且所述第二频率在所述噪声频带内，将第一频率信号提供给第一斩波器和第二斩波器。
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