CN104757964B - 心电信号采集的超高共模抑制电路及心电采集设备 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种心电信号采集的超高共模抑制电路及心电采集设备，该心电采集设备包括心电信号采集的超高共模抑制电路，该心电信号采集的超高共模抑制电路包括前置缓冲模块、差分放大模块、阻容耦合模块以及主放大模块，前置缓冲模块的输入端与心电信号采集电极连接以接收心电信号，前置缓冲模块的输出端与差分放大模块的输入端连接，差分放大模块的输出端与阻容耦合模块的输入端连接，阻容耦合模块的输出端与主放大模块的输入端连接；利用差分放大模块的高共模抑制比进行共模信号抑制，并通过阻容耦合模块隔离直流干扰信号，使得输出至主放大模块的信号共模干扰较少，从而有效提高采集的心电信号的精确度。
Description
技术领域
本发明涉及医疗设备领域，尤其涉及一种心电信号采集的超高共模抑制电路及心电采集设备。
背景技术
随着电子产品和互联网行业的快速发展，医疗电子设备正在朝着智能化、小型化的方向发展，可穿戴的移动医疗电子设备越来越受到大众的关注。心电图作为一种无创检测手段，对心脏疾病方面的诊断具有重要意义，但常规一次心电图不易发现心律失常和心肌缺血等方面的心脏疾病，动态心电图可连续记录心电活动的全过程，包括休息、活动、进餐、工作、学习和睡眠等不同情况下的心电图资料，可作为临床分析病情、确立诊断、判断疗效的客观依据。
通过心电采集设备采集的心电信号幅度大约在0.1mV至5mv之间，频率范围约为0.05Hz至100Hz，是一种低频率的微弱双极性信号，因此在心电测量过程中存在着很大的共模干扰，过大的共模干扰将影响心电信号的质量，增大心电误诊的概率。
发明内容
本发明的主要目的在于提供一种心电信号采集的超高共模抑制电路，旨在抑制心电采集设备采集的心电模拟电信号的共模干扰。
为实现上述目的，本发明提供一种心电信号采集的超高共模抑制电路，该心电信号采集的超高共模抑制电路包括前置缓冲模块、差分放大模块、阻容耦合模块以及主放大模块，所述前置缓冲模块的输入端与心电信号采集电极连接以接收心电信号，所述前置缓冲模块的输出端与所述差分放大模块的输入端连接，所述差分放大模块的输出端与所述阻容耦合模块的输入端连接，所述阻容耦合模块的输出端与所述主放大模块的输入端连接；其中，
所述前置缓冲模块对接收到的所述心电信号进行信号跟随后传递至所述差分放大模块，所述差分放大模块对所述心电信号进行共模信号抑制及差模信号放大后输出至阻容耦合模块，所述阻容耦合模块对所述心电信号进行直流分量隔离后传递至主放大模块进行增益放大后输出。
优选地，所述前置缓冲模块包括第一运算放大器及第二运算放大器，所述第一运算放大器的同相输入端与所述心电信号采集电极的第一输出端连接，所述第一运算放大器的反相输入端与所述第一运算放大器的输出端、差分放大模块的输入端连接；所述第二运算放大器的同相输入端与所述心电信号采集电极的第二输出端连接，所述第二运算放大器的反相输入端与所述第二运算放大器的输出端、差分放大模块的输入端连接。
优选地，所述差分放大模块包括第三运算放大器、第四运算放大器、第一电阻、第二电阻、第三电阻、第四电阻及第五电阻，所述第三运算放大器的同相输入端经所述第一电阻与所述第一运算放大器的输出端连接，所述第三运算放大器的反相输入端经所述第二电阻与所述第三运算放大器的输出端连接，所述第三运算放大器的输出端与所述阻容耦合模块的输入端连接；所述第四运算放大器的同相输入端经所述第三电阻与所述第二运算放大器的输出端连接，所述第四运算放大器的反相输入端经所述第四电阻与所述第四算放大器的输出端连接，所述第四运算放大器的输出端与所述阻容耦合模块的输入端连接；所述第三运算放大器的反相输入端经所述第五电阻与所述第四运算放大器的反相输入端连接。
优选地，所述阻容耦合模块包括第五运算放大器、第六电阻、第七电阻、第八电阻、第九电阻、第一电容及第二电容，所述第五运算放大器的同相输入端与所述第六电阻的一端、第七电阻的一端连接，所述第六电阻的另一端与所述第三运算放大器的输出端、第一电容的一端连接，所述第一电容的另一端与所述主放大模块的输入端、第八电阻的一端连接，所述第八电阻的另一端与所述第五运算放大器的输出端连接；所述第七电阻的另一端与所述第四运算放大器的输出端、第二电容的一端连接，所述第二电容的另一端与所述主放大模块的输入端、第九电阻的一端连接，所述第九电阻的另一端与所述第五运算放大器的输出端连接；所述第五运算放大器的反相输入端与所述第五运算放大器的输出端连接。
优选地，所述主放大模块包括第六运算放大器及第十电阻，所述第六运算放大器的反相输入端与所述第八电阻及第一电容之间的公共节点连接，所述第六运算放大器的同相输入端与所述第九电阻及第二电容之间的公共节点连接，所述第六运算放大器的第一增益调节端经所述第十电阻与所述第六运算放大器的第二增益调节端连接，所述第六运算放大器的输出端输出增益放大后的心电信号。
优选地，所述心电信号采集的超高共模抑制电路还包括用于将所述阻容耦合模块输出的共模信号反馈至所述差分放大模块的第一反馈模块，所述第一反馈模块的输入端与所述阻容耦合模块的输出端连接，所述第一反馈模块的输出端与所述差分放大电路的输入端连接。
优选地，所述第一反馈模块包括第一反馈单元及第二反馈单元，所述第一反馈单元包括第七运算放大器、第八运算放大器、第九运算放大器、第十一电阻、第十二电阻、第十三电阻、第十四电阻、第十五电阻、第十六电阻、第三电容及第四电容，所述第七运算放大器的同相输入端与所述第五运算放大器的输出端连接，所述第七运算放大器的反相输出端与所述第七运算放大器的输出端、第十一电阻的一端连接；所述第十一电阻的另一端与所述第十二电阻的一端、第三电容的一端、第四电容的一端连接，所述第十二电阻的另一端接地，所述第三电容的另一端与所述第十三电阻的一端、第八运算放大器的输出端、第九运算放大器的同相输入端连接，所述第四电容的另一端与所述第十三电阻的另一端、第八运算放大器的反相输入端连接，所述第八运算放大器的同相输入端接地；所述第九运算放大器的反相输入端与所述第十四电阻、第十五电阻的一端连接，所述第十四电阻的另一端接地，所述第十五电阻的另一端与所述第九运算放大器的输出端、第十六电阻的一端连接，所述第十六电阻的另一端与所述第三运算放大器的同相输入端连接；
所述第二反馈单元包括第十运算放大器、第十一运算放大器、第十二运算放大器、第十七电阻、第十八电阻、第十九电阻、第二十电阻、第二十一电阻、第二十二电阻、第五电容及第六电容，所述第十运算放大器的同相输入端与所述第五运算放大器的输出端连接，所述第十运算放大器的反相输出端与所述第十运算放大器的输出端、第十七电阻的一端连接；所述第十七电阻的另一端与所述第十八电阻的一端、第五电容的一端、第六电容的一端连接，所述第十八电阻的另一端接地，所述第五电容的另一端与所述第十九电阻的一端、第十一运算放大器的输出端、第十二运算放大器的同相输入端连接，所述第六电容的另一端与所述第十九电阻的另一端、第十一运算放大器的反相输入端连接，所述第十一运算放大器的同相输入端接地；所述第十二运算放大器的反相输入端与所述第二十电阻、第二十一电阻的一端连接，所述第二十电阻的另一端接地，所述第二十一电阻的另一端与所述第十二运算放大器的输出端、第二十二电阻的一端连接，所述第二十二电阻的另一端与所述第四运算放大器的同相输入端连接。
优选地，所述心电信号采集的超高共模抑制电路还包括用于将所述阻容耦合模块输出的共模信号反馈至心电信号采集对象的第二反馈模块，所述第二反馈模块的输入端与所述阻容耦合模块的输出端连接，所述第二反馈模块的输出端与所述心电信号采集对象连接。
优选地，所述第二反馈模块包括第十三运算放大器、第十四运算放大器、第二十三电阻、第二十四电阻、第二十五电阻及第七电容，所述第十三运算放大器的同相输入端与所述第五运算放大器的输出端连接，所述第十三运算放大器的反相输入端与所述第十三运算放大器的输出端连接，所述第十三运算放大器的输出端经所述第二十三电阻与所述第十四运算放大器的反相输入端连接，所述第二十四电阻与所述第七电容并联后连接在所述第十四运算放大器的反相输入端与所述第十四运算放大器的输出端之间，所述第十四运算放大器的同相输入端接地，所述第十四运算放大器的输出端经所述第二十五电阻与所述心电信号采集对象连接。
此外，为实现上述目的，本发明还提供一种心电采集设备，所述心电采集设备包括心电信号采集的超高共模抑制电路，该心电信号采集的超高共模抑制电路包括前置缓冲模块、差分放大模块、阻容耦合模块以及主放大模块，所述前置缓冲模块的输入端与心电信号采集电极连接以接收心电信号，所述前置缓冲模块的输出端与所述差分放大模块的输入端连接，所述差分放大模块的输出端与所述阻容耦合模块的输入端连接，所述阻容耦合模块的输出端与所述主放大模块的输入端连接；其中，
所述前置缓冲模块对接收到的所述心电信号进行信号跟随后传递至所述差分放大模块，所述差分放大模块对所述心电信号进行共模信号抑制及差模信号放大后输出至阻容耦合模块，所述阻容耦合模块对所述心电信号进行直流分量隔离后传递至主放大模块进行增益放大后输出。
本发明所提供的一种心电信号采集的超高共模抑制电路及包括该心电信号采集的超高共模抑制电路的心电采集设备，通过在前置缓冲模块及主放大模块之间采用差分放大模块及阻容耦合模块，利用该差分放大模块的高共模抑制比进行共模信号抑制，并通过阻容耦合模块隔离直流干扰信号，使得输出至主放大模块的信号共模干扰较少，从而有效提高采集的心电信号的精确度。
附图说明
图1为本发明心电信号采集的超高共模抑制电路的一实施例的功能模块连接示意图；
图2为本发明心电信号采集的超高共模抑制电路的一实施例的电路结构示意图。
本发明目的的实现、功能特点及优点将结合实施例，参照附图做进一步说明。
具体实施方式
应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
本发明提供一种心电信号采集的超高共模抑制电路。
参照图1，图1为本发明心电信号采集的超高共模抑制电路的一实施例的功能模块连接示意图；在本实施例中，该心电信号采集的超高共模抑制电路包括前置缓冲模块100、差分放大模块200、阻容耦合模块300以及主放大模块400，所述前置缓冲模块100的输入端与心电信号采集电极连接以接收心电信号，所述前置缓冲模块100的输出端与所述差分放大模块200的输入端连接，所述差分放大模块200的输出端与所述阻容耦合模块300的输入端连接，所述阻容耦合模块300的输出端与所述主放大模块400的输入端连接；其中，
所述前置缓冲模块100对接收到的所述心电信号进行信号跟随后传递至所述差分放大模块200，所述差分放大模块200对所述心电信号进行共模信号抑制及差模信号放大后输出至阻容耦合模块300，所述阻容耦合模块300所述心电信号进行直流分量隔离后传递至主放大模块400进行增益放大后输出。
具体地，该心电信号采集电极连接于人体等采集对象，对采集对象的心电信号进行采集，并将心电信号传递至前置缓冲模块100，由于心电采集电极采集的心电信号比较微弱，且由于心电采集电极采集了采集对象耦合的工频共模干扰，或者在心电采集过程中，采集了其他的比如呼吸信号等形成的共模干扰信号；而前置缓冲模块100由于其高阻抗的特性，从而即使微弱的心电信号也能驱动该前置缓冲模块100，并经该前置缓冲模块100跟随后得到稳定的心电信号。前置缓冲模块100将上述稳定的心电信号传递至差分放大模块200，由于差分放大模块200具有高共模抑制比，从而大大降低上述心电信号中的共模信号的幅度，并对有用的差模信号进行放大后传递至阻容耦合模块300。阻容耦合模块300具有隔离低频交流及直流分量的特性，则通过阻容耦合模块300可以有效滤除呼吸信号、心电采集电极与采集对象之间的接触形成的极化电压等形成的直流干扰信号，并抑制了基线漂流。从而通过差分放大模块200与阻容耦合模块300对共模信号起到了很好的抑制作用，输出至主放大模块400的信号共模干扰较少，从而有效提高采集的心电信号的精确度。
前置缓冲模块100、差分放大模块200以及阻容耦合模块300对心电信号的放大倍数范围优选为1-10倍左右，而通过该主放大模块400进行增益调节后，最后输出放大倍数范围优选为100-500倍左右的心电信号至后续电路进行模数转换、显示等处理。
进一步地，参照图2，图2为本发明心电信号采集的超高共模抑制电路的一实施例的电路结构示意图；在本实施例中，该前置缓冲模块100包括第一运算放大器A6及第二运算放大器A9，所述第一运算放大器A6的同相输入端与所述心电信号采集电极的第一输出端连接，所述第一运算放大器A6的反相输入端与所述第一运算放大器A6的输出端、差分放大模块200的输入端连接；所述第二运算放大器A9的同相输入端与所述心电信号采集电极的第二输出端连接，所述第二运算放大器A9的反相输入端与所述第二运算放大器A9的输出端、差分放大模块200的输入端连接。
在本实施例中，该心电采集电极为双电极，其采集的心电信号分为两路输出至前置缓冲模块100，心电采集电极输出的第一路心电信号由第一运算放大器A6输入，心电采集电极输出的第二路心电信号由第二运算放大器A9输入，第一运算放大器A6及第二运算放大器A9均构成电压跟随器，电压跟随器的输出电压近似输入电压幅度，且其对前级电路呈高阻状态，对后级电路呈低阻状态，有利于阻抗匹配，对前级及后级电路起到承上启下的缓冲作用，并对前后级电路具有隔离效果，减小前后级电路之间的影响。
进一步地，所述差分放大模块200包括第三运算放大器A7、第四运算放大器A10、第一电阻R7、第二电阻R11、第三电阻R16、第四电阻R13及第五电阻R12，所述第三运算放大器A7的同相输入端经所述第一电阻R7与所述第一运算放大器A6的输出端连接，所述第三运算放大器A7的反相输入端经所述第二电阻R11与所述第三运算放大器A7的输出端连接，所述第三运算放大器A7的输出端与所述阻容耦合模块300的输入端连接；所述第四运算放大器A10的同相输入端经所述第三电阻R16与所述第二运算放大器A9的输出端连接，所述第四运算放大器A10的反相输入端经所述第四电阻R13与所述第四算放大器的输出端连接，所述第四运算放大器A10的输出端与所述阻容耦合模块300的输入端连接；所述第三运算放大器A7的反相输入端经所述第五电阻R12与所述第四运算放大器A10的反相输入端连接。
上述第三运算放大器A7、第四运算放大器A10、第一电阻R7、第二电阻R11、第三电阻R16、第四电阻R13及第五电阻R12构成双端输入、双端输出的差分放大器，第一心电信号经第一电阻R7由第三运算放大器A7的同相输入端输入，第二心电信号由第四运算放大器A10的同相输入端输入，分别由第三运算放大器A7的输出端及第四运算放大器A10的输出端输出该差分放大的信号，通过上述差分放大电路的处理，能够将工频干扰等共模信号得到很好的抑制，并将两路心电信号的差模部分放大输出至阻容耦合模块300进行低频抑制处理。
进一步地，所述阻容耦合模块300包括第五运算放大器A8、第六电阻R8、第七电阻R14、第八电阻R9、第九电阻R15、第一电容C3及第二电容C4，所述第五运算放大器A8的同相输入端与所述第六电阻R8的一端、第七电阻R14的一端连接，所述第六电阻R8的另一端与所述第三运算放大器A7的输出端、第一电容C3的一端连接，所述第一电容C3的另一端与所述主放大模块400的输入端、第八电阻R9的一端连接，所述第八电阻R9的另一端与所述第五运算放大器A8的输出端连接；所述第七电阻R14的另一端与所述第四运算放大器A10的输出端、第二电容C4的一端连接，所述第二电容C4的另一端与所述主放大模块400的输入端、第九电阻R15的一端连接，所述第九电阻R15的另一端与所述第五运算放大器A8的输出端连接；所述第五运算放大器A8的反相输入端与所述第五运算放大器A8的输出端连接。
第一电容C3与第六电阻R8的公共节点作为第一心电信号的差模部分的输入，第二电容C4与第七电阻R14的公共节点作为第二心电信号的差模部分的输入；第一电容C3与第八电阻R9的公共节点作为第一心电信号的差模部分的输出，第二电容C4与第九电阻R15的公共节点作为第二心电信号的差模部分的输出；其中，第一电容C3与第八电阻R9形成高通滤波器，第二电容C4与第九电阻R15也形成高通滤波器，从而可以滤除由呼吸引起的在0.5Hz左右的基线漂移频率；第一电容C3及第二电容C4为耦合电容，由于耦合电容的隔直流通交流作用，可以有效滤除呼吸信号、心电采集电极与采集对象之间的接触形成的极化电压等形成的直流干扰信号；并将该隔离了直流干扰信号的两路心电信号的差模部分传输至主放大模块400进行增益放大处理。
其中第五运算放大器A8构成电压跟随器，其将差分放大模块200中的共模部分进行电压跟随后输出至第一反馈模块500及第二反馈模块600进行进一步地共模抑制处理。
进一步地，所述主放大模块400包括第六运算放大器U1及第十电阻R10，所述第六运算放大器U1的反相输入端与所述第八电阻R9及第一电容C3之间的公共节点连接，所述第六运算放大器U1的同相输入端与所述第九电阻R15及第二电容C4之间的公共节点连接，所述第六运算放大器U1的第一增益调节端经所述第十电阻R10与所述第六运算放大器U1的第二增益调节端连接，所述第六运算放大器U1的输出端输出增益放大后的心电信号。
在本实施例中，该第六运算放大器U1优选采用仪表放大器AD623，该第六运算放大器U1的输入端分别接入阻容耦合后的第一心电信号与第二心电信号，从而通过选择连接在第一增益调节端与第二增益调节端的第十一电阻R2的规格，使得整个处理电路的增益放大倍数在100倍至500倍之间，通过主放大模块400处理后的心电信号输出至后续电路进行模数转换、显示等处理。
进一步地，所述心电信号采集的超高共模抑制电路还包括用于将所述阻容耦合模块300输出的共模信号反馈至所述差分放大模块200的第一反馈模块500，所述第一反馈模块500的输入端与所述阻容耦合模块300的输出端连接，所述第一反馈模块500的输出端与所述差分放大电路的输入端连接。
在本实施例中，该第一反馈模块500采用负反馈方式，心电采集电极在采集心电信号时，往往易将采集对象耦合的工频干扰信号一并采集，该工频干扰信号为共模信号，通过第一反馈模块500将反相的工频信号滤出后反馈至差分放大的输入端，从而与原输入至差分放大的输入端的正相的工频信号相抵消，进一步抑制工频信号的共模干扰。
具体地，所述第一反馈模块500包括第一反馈单元510及第二反馈单元520，所述第一反馈单元510包括第七运算放大器A2、第八运算放大器A5、第九运算放大器A1、第十一电阻R2、第十二电阻R3、第十三电阻R1、第十四电阻R5、第十五电阻R4、第十六电阻R6、第三电容C1及第四电容C2，所述第七运算放大器A2的同相输入端与所述第五运算放大器A8的输出端连接，所述第七运算放大器A2的反相输出端与所述第七运算放大器A2的输出端、第十一电阻R2的一端连接；所述第十一电阻R2的另一端与所述第十二电阻R3的一端、第三电容C1的一端、第四电容C2的一端连接，所述第十二电阻R3的另一端接地，所述第三电容C1的另一端与所述第十三电阻R1的一端、第八运算放大器A5的输出端、第九运算放大器A1的同相输入端连接，所述第四电容C2的另一端与所述第十三电阻R1的另一端、第八运算放大器A5的反相输入端连接，所述第八运算放大器A5的同相输入端接地；所述第九运算放大器A1的反相输入端与所述第十四电阻R5、第十五电阻R4的一端连接，所述第十四电阻R5的另一端接地，所述第十五电阻R4的另一端与所述第九运算放大器A1的输出端、第十六电阻R6的一端连接，所述第十六电阻R6的另一端与所述第三运算放大器A7的同相输入端连接；
所述第二反馈单元520包括第十运算放大器A3、第十一运算放大器A4、第十二运算放大器A13、第十七电阻R22、第十八电阻R23、第十九电阻R21、第二十电阻R25、第二十一电阻R24、第二十二电阻R19、第五电容C5及第六电容C7，所述第十运算放大器A3的同相输入端与所述第五运算放大器A8的输出端连接，所述第十运算放大器A3的反相输出端与所述第十运算放大器A3的输出端、第十七电阻R22的一端连接；所述第十七电阻R22的另一端与所述第十八电阻R23的一端、第五电容C5的一端、第六电容C7的一端连接，所述第十八电阻R23的另一端接地，所述第五电容C5的另一端与所述第十九电阻R21的一端、第十一运算放大器A4的输出端、第十二运算放大器A13的同相输入端连接，所述第六电容C7的另一端与所述第十九电阻R21的另一端、第十一运算放大器A4的反相输入端连接，所述第十一运算放大器A4的同相输入端接地；所述第十二运算放大器A13的反相输入端与所述第二十电阻R25、第二十一电阻R24的一端连接，所述第二十电阻R25的另一端接地，所述第二十一电阻R24的另一端与所述第十二运算放大器A13的输出端、第二十二电阻R19的一端连接，所述第二十二电阻R19的另一端与所述第四运算放大器A10的同相输入端连接。
经阻容耦合模块300的电压跟随后的心电信号的共模部分输出至第七运算放大器A2、第十运算放大器A3的同相输入端，该第七运算放大器A2及第十运算放大器A3构成电压跟随器，该电压跟随器作为缓冲级，以对前后级电路进行隔离，减小前后级电路之间的影响；第三电容C1、第四电容C2、第十二电阻R3、第十三电阻R1构成带通滤波器，第五电容C5、第六电容C7、第十八电阻R23、第十九电阻R21也构成带通滤波器，上述带通滤波器用于获得工频信号，再经第八运算放大器A5及第十一运算放大器A4反相放大后，得到两路与工频信号幅值相同，相位相反的工频信号，分别输出至第九运算放大器A1及第十二运算放大器A13进行放大后再输出至差分放大模块200的两输入端，由于输入至差分放大模块200的两路心电信号中均含有工频干扰信号，通过上述第一反馈单元510及第二反馈单元520将阻容耦合输出的工频干扰信号反相后与原工频信号叠加，以得到抵消，从而通过第一反馈模块500进一步抑制了工频这一共模信号的干扰。
具体地，该第九运算放大器A1的放大倍数由第十四电阻R5及第十五电阻R4的阻值确定，第十二运算放大器A13的放大倍数由第二十电阻R25及第二十一电阻R24的阻值确定，放大倍数可根据实际需求进行设定，具体数值在此不作限定。
在本实施例中，该带通滤波器优选采用50Hz的带通滤波器，也可根据不同国家及地区工频信号的频率不同，对带通滤波器的频率进行设定，在此不作限定。
进一步地，所述心电信号采集的超高共模抑制电路还包括用于将所述阻容耦合模块300输出的共模信号反馈至心电信号采集对象的第二反馈模块600，所述第二反馈模块600的输入端与所述阻容耦合模块300的输出端连接，所述第二反馈模块600的输出端与所述心电信号采集对象连接。
上述第二反馈模块600采用负反馈的方式，由于心电采集电极在采集心电信号时将采集对象自身产生的工频干扰信号一并采集，通过上述第二反馈模块600将经过阻容耦合模块300处理后仍存在的工频干扰信号反馈至采集对象，可从源头抵消工频干扰。
进一步地，所述第二反馈模块600包括第十三运算放大器A12、第十四运算放大器A11、第二十三电阻R18、第二十四电阻R20、第二十五电阻R17及第七电容C6，所述第十三运算放大器A12的同相输入端与所述第五运算放大器A8的输出端连接，所述第十三运算放大器A12的反相输入端与所述第十三运算放大器A12的输出端连接，所述第十三运算放大器A12的输出端经所述第二十三电阻R18与所述第十四运算放大器A11的反相输入端连接，所述第二十四电阻R20与所述第七电容C6并联后连接在所述第十四运算放大器A11的反相输入端与所述第十四运算放大器A11的输出端之间，所述第十四运算放大器A11的同相输入端接地，所述第十四运算放大器A11的输出端经所述第二十五电阻R17与所述心电信号采集对象连接。
上述第十三运算放大器A12为电压跟随器，其同相输入端输入的信号为阻容耦合模块300输出的心电信号的共模部分，在本实施例中，该共模部分主要为工频信号；运用第十三运算放大器A12作为缓冲级，以对前后级电路进行隔离，减小前后级电路之间的影响。第十四运算放大器A11、第二十四电阻R20、第七电容C6构成反相放大器，从而将上述输出的心电信号的共模部分进行反相放大后输出至采集对象，与采集对象上存在的工频信号相抵消，从工频信号产生的源头减小了工频信号的干扰。
本发明还提供一种心电采集设备，该心电采集设备包括心电信号采集的超高共模抑制电路，该心电信号采集的超高共模抑制电路的结构、工作原理以及所带来的有益效果均参照上述实施例的描述，在此不再赘述。
以上仅为本发明的优选实施例，并非因此限制本发明的专利范围，凡是利用本发明说明书及附图内容所作的等效结构或等效流程变换，或直接或间接运用在其他相关的技术领域，均同理包括在本发明的专利保护范围内。
Claims (9)
1.一种心电信号采集的超高共模抑制电路，其特征在于，包括前置缓冲模块、差分放大模块、阻容耦合模块以及主放大模块，所述前置缓冲模块的输入端与心电信号采集电极连接以接收心电信号，所述前置缓冲模块的输出端与所述差分放大模块的输入端连接，所述差分放大模块的输出端与所述阻容耦合模块的输入端连接，所述阻容耦合模块的输出端与所述主放大模块的输入端连接；其中，
所述前置缓冲模块对接收到的所述心电信号进行信号跟随后传递至所述差分放大模块，所述差分放大模块对所述心电信号进行共模信号抑制及差模信号放大后输出至阻容耦合模块，所述阻容耦合模块对所述心电信号进行直流分量隔离后传递至主放大模块进行增益放大后输出；
所述超高共模抑制电路还包括用于将所述阻容耦合模块输出的共模信号反馈至所述差分放大模块的第一反馈模块，所述第一反馈模块的输入端与所述阻容耦合模块的输出端连接，所述第一反馈模块的输出端与所述差分放大电路的输入端连接。
2.如权利要求1所述的心电信号采集的超高共模抑制电路，其特征在于，所述前置缓冲模块包括第一运算放大器及第二运算放大器，所述第一运算放大器的同相输入端与所述心电信号采集电极的第一输出端连接，所述第一运算放大器的反相输入端与所述第一运算放大器的输出端、差分放大模块的输入端连接；所述第二运算放大器的同相输入端与所述心电信号采集电极的第二输出端连接，所述第二运算放大器的反相输入端与所述第二运算放大器的输出端、差分放大模块的输入端连接。
3.如权利要求2所述的心电信号采集的超高共模抑制电路，其特征在于，所述差分放大模块包括第三运算放大器、第四运算放大器、第一电阻、第二电阻、第三电阻、第四电阻及第五电阻，所述第三运算放大器的同相输入端经所述第一电阻与所述第一运算放大器的输出端连接，所述第三运算放大器的反相输入端经所述第二电阻与所述第三运算放大器的输出端连接，所述第三运算放大器的输出端与所述阻容耦合模块的输入端连接；所述第四运算放大器的同相输入端经所述第三电阻与所述第二运算放大器的输出端连接，所述第四运算放大器的反相输入端经所述第四电阻与所述第四运算放大器的输出端连接，所述第四运算放大器的输出端与所述阻容耦合模块的输入端连接；所述第三运算放大器的反相输入端经所述第五电阻与所述第四运算放大器的反相输入端连接。
4.如权利要求3所述的心电信号采集的超高共模抑制电路，其特征在于，所述阻容耦合模块包括第五运算放大器、第六电阻、第七电阻、第八电阻、第九电阻、第一电容及第二电容，所述第五运算放大器的同相输入端与所述第六电阻的一端、第七电阻的一端连接，所述第六电阻的另一端与所述第三运算放大器的输出端、第一电容的一端连接，所述第一电容的另一端与所述主放大模块的输入端、第八电阻的一端连接，所述第八电阻的另一端与所述第五运算放大器的输出端连接；所述第七电阻的另一端与所述第四运算放大器的输出端、第二电容的一端连接，所述第二电容的另一端与所述主放大模块的输入端、第九电阻的一端连接，所述第九电阻的另一端与所述第五运算放大器的输出端连接；所述第五运算放大器的反相输入端与所述第五运算放大器的输出端连接。
5.如权利要求4所述的心电信号采集的超高共模抑制电路，其特征在于，所述主放大模块包括第六运算放大器及第十电阻，所述第六运算放大器的反相输入端与所述第八电阻及第一电容之间的公共节点连接，所述第六运算放大器的同相输入端与所述第九电阻及第二电容之间的公共节点连接，所述第六运算放大器的第一增益调节端经所述第十电阻与所述第六运算放大器的第二增益调节端连接，所述第六运算放大器的输出端输出增益放大后的心电信号。
6.如权利要求4所述的心电信号采集的超高共模抑制电路，其特征在于，所述第一反馈模块包括第一反馈单元及第二反馈单元，所述第一反馈单元包括第七运算放大器、第八运算放大器、第九运算放大器、第十一电阻、第十二电阻、第十三电阻、第十四电阻、第十五电阻、第十六电阻、第三电容及第四电容，所述第七运算放大器的同相输入端与所述第五运算放大器的输出端连接，所述第七运算放大器的反相输出端与所述第七运算放大器的输出端、第十一电阻的一端连接；所述第十一电阻的另一端与所述第十二电阻的一端、第三电容的一端、第四电容的一端连接，所述第十二电阻的另一端接地，所述第三电容的另一端与所述第十三电阻的一端、第八运算放大器的输出端、第九运算放大器的同相输入端连接，所述第四电容的另一端与所述第十三电阻的另一端、第八运算放大器的反相输入端连接，所述第八运算放大器的同相输入端接地；所述第九运算放大器的反相输入端与所述第十四电阻、第十五电阻的一端连接，所述第十四电阻的另一端接地，所述第十五电阻的另一端与所述第九运算放大器的输出端、第十六电阻的一端连接，所述第十六电阻的另一端与所述第三运算放大器的同相输入端连接；
所述第二反馈单元包括第十运算放大器、第十一运算放大器、第十二运算放大器、第十七电阻、第十八电阻、第十九电阻、第二十电阻、第二十一电阻、第二十二电阻、第五电容及第六电容，所述第十运算放大器的同相输入端与所述第五运算放大器的输出端连接，所述第十运算放大器的反相输出端与所述第十运算放大器的输出端、第十七电阻的一端连接；所述第十七电阻的另一端与所述第十八电阻的一端、第五电容的一端、第六电容的一端连接，所述第十八电阻的另一端接地，所述第五电容的另一端与所述第十九电阻的一端、第十一运算放大器的输出端、第十二运算放大器的同相输入端连接，所述第六电容的另一端与所述第十九电阻的另一端、第十一运算放大器的反相输入端连接，所述第十一运算放大器的同相输入端接地；所述第十二运算放大器的反相输入端与所述第二十电阻、第二十一电阻的一端连接，所述第二十电阻的另一端接地，所述第二十一电阻的另一端与所述第十二运算放大器的输出端、第二十二电阻的一端连接，所述第二十二电阻的另一端与所述第四运算放大器的同相输入端连接。
7.如权利要求4所述的心电信号采集的超高共模抑制电路，其特征在于，还包括用于将所述阻容耦合模块输出的共模信号反馈至心电信号采集对象的第二反馈模块，所述第二反馈模块的输入端与所述阻容耦合模块的输出端连接，所述第二反馈模块的输出端与所述心电信号采集对象连接。
8.如权利要求7所述的心电信号采集的超高共模抑制电路，其特征在于，所述第二反馈模块包括第十三运算放大器、第十四运算放大器、第二十三电阻、第二十四电阻、第二十五电阻及第七电容，所述第十三运算放大器的同相输入端与所述第五运算放大器的输出端连接，所述第十三运算放大器的反相输入端与所述第十三运算放大器的输出端连接，所述第十三运算放大器的输出端经所述第二十三电阻与所述第十四运算放大器的反相输入端连接，所述第二十四电阻与所述第七电容并联后连接在所述第十四运算放大器的反相输入端与所述第十四运算放大器的输出端之间，所述第十四运算放大器的同相输入端接地，所述第十四运算放大器的输出端经所述第二十五电阻与所述心电信号采集对象连接。
9.一种心电采集设备，其特征在于，所述心电采集设备包括上述权利要求1至8中任一项所述的心电信号采集的超高共模抑制电路。
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