CN104467713A - 生物肌电数据采集系统的高共模抑制比前置放大电路 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种生物肌电数据采集系统的高共模抑制比前置放大电路，其输入端连接第一电极和第二电极，包括第一电阻～第十四电阻、第一电容～第四电容、第一放大器～第六放大器，这些元件组成以下四部分电路：高通网络、并联型双运放放大器、带有积分反馈电路的高通差分放大器和共模信号取样驱动电路。本发明采用双电极输入，并将高通网络置于放大器的前端且不接地，若输入一个共模电压，高通网络中没有电流流过，高通网络中各点电位相等，不会变共模信号为差模信号，可以实现高共模抑制比；另外，本放大电路的放大倍数都做在前级放大即并联型双运放放大器上，可以在抑制直流干扰的情况下，无需刻意匹配便可以提供极高的共模抑制比。

Description

生物肌电数据采集系统的高共模抑制比前置放大电路

技术领域

本发明涉及一种生物肌电数据采集系统的放大电路，尤其涉及一种生物肌电数据采集系统的高共模抑制比前置放大电路。

背景技术

生物肌体的活动状态如收缩/扩张频率、收缩/扩张幅度等，会以生物电（在生命活动过程中在生物体内产生的各种电位或电流，包括细胞膜电位、动作电位、心电、脑电等）的形式反应出来，所以，通过对生物肌体的生物电信号的数据采集可以了解生物肌体的活动状态，从而获取相关病理参数或健康参数等。比如：本世纪初，用电流计首次从体表记录了人的妊娠子宫的电活动，后来，相关学者将这一信号定义为体表子官电信号。自此之后，人们开始了对体表子宫电信号的深入研究。体表子官电信号能够反映肌肉纤维兴奋的原始过程，提供有关子宫肌肉活动的辅助信息，是妊娠和分娩监护的有效手段。

生物肌电数据采集系统包括电极、前置放大电路、后置放大滤波电路、单片机和PC机，电极用于与肌体接触采集生物电信号，两级放大电路用于将生物电信号放大并滤除干扰信号，PC机用于用户直观了解相关信号采集状态。现有的生物肌电数据采集系统中的前置放大电路，为了避免电极电压使高增益的前置放大电路进入饱和状态，所以在输入端加上隔直电容，但由于信号源的内阻很高，而且两个电极不平衡，隔直电容使共模干扰转变为差模干扰，降低了共模抑制比，严重损害了前置放大电路的性能。

发明内容

本发明的目的就在于为了解决上述问题而提供一种生物肌电数据采集系统的高共模抑制比前置放大电路。

本发明通过以下技术方案来实现上述目的：

本发明所述生物肌电数据采集系统的高共模抑制比前置放大电路，其输入端连接第一电极和第二电极，包括第一电阻～第十四电阻、第一电容～第四电容、第一放大器～第六放大器，所述第一电极分别与所述第一电阻的第一端和所述第一电容的第一端连接，所述第一电阻的第二端分别与所述第三电阻的第一端、所述第四电阻的第一端和所述第五放大器的正极信号输入端连接，所述第二电极分别与所述第三电阻的第二端和所述第二电容的第一端连接，所述第一电容的第二端分别与所述第二电阻的第二端和所述第一放大器的正极信号输入端连接，所述第二电容的第二端分别与所述第四电阻的第二端和所述第二放大器的正极信号输入端连接，所述第一放大器的负极信号输入端分别与所述第五电阻的第一端和所述第六电阻的第一端连接，所述第五电阻的第二端分别与所述第二放大器的负极信号输入端和所述第七电阻的第一端连接，所述第一放大器的输出端分别与所述第六电阻的第二端和所述第九电阻的第一端连接，所述第二放大器的输出端分别与所述第七电阻的第二端和所述第八电阻的第一端连接，所述第九电阻的第二端分别与所述第三放大器的负极信号输入端和所述第十电阻的第一端连接，所述第八电阻的第二端分别与所述第三放大器的正极信号输入端和所述第十三电阻的第一端连接，所述第三放大器的输出端分别与所述第十电阻的第二端和所述第十四电阻的第一端连接并作为所述前置放大电路的信号输出端，所述第十四电阻的第二端分别与所述第四电容的第一端和所述第六放大器的负极信号输入端连接，所述第六放大器的正极信号输入端接地，所述第六放大器的输出端分别与所述第十三电阻的第二端和所述第四电容的第二端连接，所述第五放大器的输出端分别与所述第五放大器的负极信号输入端和所述第十二电阻的第一端连接，所述第十二电阻的第二端分别与所述第三电容的第一端和所述第四放大器的负极信号输入端连接，所述第四放大器的正极信号输入端接地，所述第三电容串联所述第十一电阻后与所述第四放大器的输出端连接。

上述结构中，第一电阻～第四电阻、第一电容和第二电容共同组成高通网络，第一放大器、第二放大器和第五电阻～第九电阻共同组成并联型双运放放大器，第十一电阻、第十二电阻、第三电容、第四放大器和第五放大器共同组成带有积分反馈电路的高通差分放大器，第十电阻、第十三电阻、第十四电阻、第三放大器、第六放大器和第四电容共同组成共模信号取样驱动电路。

本发明的有益效果在于：

本发明采用双电极输入，并将高通网络置于放大器的前端且不接地，若输入一个共模电压，高通网络中没有电流流过，高通网络中各点电位相等，不会变共模信号为差模信号，可以实现高共模抑制比；另外，本放大电路的放大倍数都做在前级放大即并联型双运放放大器上，可以在抑制直流干扰的情况下，无需刻意匹配便可以提供极高的共模抑制比。

附图说明

图1是本发明所述生物肌电数据采集系统的结构框图；

图2是本发明所述高共模抑制比前置放大电路的电路图。

具体实施方式

下面结合附图对本发明作进一步说明：

如图1所示，生物肌电数据采集系统包括电极、前置放大电路、后置放大滤波电路、单片机、RAM和PC机，电极用于与肌体接触采集生物电信号，本例中电极为第一电极和第二电极，两级放大电路用于将生物电信号放大并滤除干扰信号，单片机用于将生物电信号进行数据转换得到如曲线、表格等直观信号，RAM是存储器，PC机用于用户直观了解相关信号采集状态。

如图2所示，本发明所述高共模抑制比前置放大电路，其输入端连接第一电极B1和第二电极B2，包括第一电阻R1～第十四电阻R14、第一电容C1～第四电容C4、第一放大器A1～第六放大器A6，第一电极B1分别与第一电阻R1的第一端和第一电容C1的第一端连接，第一电阻R1的第二端分别与第三电阻R3的第一端、第四电阻R4的第一端和第五放大器A5的正极信号输入端连接，第二电极B2分别与第三电阻R3的第二端和第二电容C2的第一端连接，第一电容C1的第二端分别与第二电阻R2的第二端和第一放大器A1的正极信号输入端连接，第二电容C2的第二端分别与第四电阻R4的第二端和第二放大器A2的正极信号输入端连接，第一放大器A1的负极信号输入端分别与第五电阻R5的第一端和第六电阻R6的第一端连接，第五电阻R5的第二端分别与第二放大器A2的负极信号输入端和第七电阻R7的第一端连接，第一放大器A1的输出端分别与第六电阻R6的第二端和第九电阻R9的第一端连接，第二放大器A2的输出端分别与第七电阻R7的第二端和第八电阻R8的第一端连接，第九电阻R9的第二端分别与第三放大器A3的负极信号输入端和第十电阻R10的第一端连接，第八电阻R8的第二端分别与第三放大器A3的正极信号输入端和第十三电阻R13的第一端连接，第三放大器A3的输出端分别与第十电阻R10的第二端和第十四电阻R14的第一端连接并作为所述前置放大电路的信号输出端Uo，第十四电阻R14的第二端分别与第四电容C4的第一端和第六放大器A6的负极信号输入端连接，第六放大器A6的正极信号输入端接地，第六放大器A6的输出端分别与第十三电阻R13的第二端和第四电容C4的第二端连接，第五放大器A5的输出端分别与第五放大器A5的负极信号输入端和第十二电阻R12的第一端连接，第十二电阻R12的第二端分别与第三电容C3的第一端和第四放大器A4的负极信号输入端连接，第四放大器A4的正极信号输入端接地，第三电容C3串联第十一电阻R11后与第四放大器A4的输出端连接。

如图2所示，上述结构中，第一电阻R1～第四电阻R4、第一电容C1和第二电容C2共同组成高通网络，第一放大器A1、第二放大器A2和第五电阻R5～第九电阻R9共同组成并联型双运放放大器，第十一电阻R11、第十二电阻R12、第三电容C3、第四放大器A4和第五放大器A5共同组成带有积分反馈电路的高通差分放大器，第十电阻R10、第十三电阻R13、第十四电阻R14、第三放大器A3、第六放大器A6和第四电容C4共同组成共模信号取样驱动电路。

Claims (1)

1.一种生物肌电数据采集系统的高共模抑制比前置放大电路，其输入端连接第一电极和第二电极，其特征在于：包括第一电阻～第十四电阻、第一电容～第四电容、第一放大器～第六放大器，所述第一电极分别与所述第一电阻的第一端和所述第一电容的第一端连接，所述第一电阻的第二端分别与所述第三电阻的第一端、所述第四电阻的第一端和所述第五放大器的正极信号输入端连接，所述第二电极分别与所述第三电阻的第二端和所述第二电容的第一端连接，所述第一电容的第二端分别与所述第二电阻的第二端和所述第一放大器的正极信号输入端连接，所述第二电容的第二端分别与所述第四电阻的第二端和所述第二放大器的正极信号输入端连接，所述第一放大器的负极信号输入端分别与所述第五电阻的第一端和所述第六电阻的第一端连接，所述第五电阻的第二端分别与所述第二放大器的负极信号输入端和所述第七电阻的第一端连接，所述第一放大器的输出端分别与所述第六电阻的第二端和所述第九电阻的第一端连接，所述第二放大器的输出端分别与所述第七电阻的第二端和所述第八电阻的第一端连接，所述第九电阻的第二端分别与所述第三放大器的负极信号输入端和所述第十电阻的第一端连接，所述第八电阻的第二端分别与所述第三放大器的正极信号输入端和所述第十三电阻的第一端连接，所述第三放大器的输出端分别与所述第十电阻的第二端和所述第十四电阻的第一端连接并作为所述前置放大电路的信号输出端，所述第十四电阻的第二端分别与所述第四电容的第一端和所述第六放大器的负极信号输入端连接，所述第六放大器的正极信号输入端接地，所述第六放大器的输出端分别与所述第十三电阻的第二端和所述第四电容的第二端连接，所述第五放大器的输出端分别与所述第五放大器的负极信号输入端和所述第十二电阻的第一端连接，所述第十二电阻的第二端分别与所述第三电容的第一端和所述第四放大器的负极信号输入端连接，所述第四放大器的正极信号输入端接地，所述第三电容串联所述第十一电阻后与所述第四放大器的输出端连接。