CN116488610A - 应用二阶自适应偏置Gm-C低通滤波器的多生物信号采集前端 - Google Patents

应用二阶自适应偏置Gm-C低通滤波器的多生物信号采集前端 Download PDF

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CN116488610A CN202310265245.6A CN202310265245A CN116488610A CN 116488610 A CN116488610 A CN 116488610A CN 202310265245 A CN202310265245 A CN 202310265245A CN 116488610 A CN116488610 A CN 116488610A
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刘帘曦
徐嘉希
田宇渊
廖栩锋
仵少飞
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Abstract

本发明涉及一种应用二阶自适应偏置Gm‑C低通滤波器的多生物信号采集前端，包括：依次连接的仪表放大器输入斩波开关、仪表放大器、仪表放大器输出斩波开关、二阶自适应偏置低通滤波器和可编程增益放大器；生物信号由差分输入端输入至输入斩波开关，输入斩波开关进行第一次斩波调制后，由仪表放大器进行第一次放大；仪表放大器输出斩波开关对一次放大信号第二次斩波调制；二阶自适应偏置低通滤波器用于滤除被分离出的噪声和失调的频谱；可编程增益放大器用于对过滤信号进行二次放大，并根据过滤信号的幅度的大小调节放大增益。本发明使用Gm‑C低通滤波器，避免了大电容和大电阻的使用；自动调节放大器的增益，实现了低通滤波器中低通截止频率点的稳定。

Description

应用二阶自适应偏置Gm-C低通滤波器的多生物信号采集前端
技术领域
本发明属于微电子技术领域领域，具体涉及一种应用二阶自适应偏置Gm-C低通滤波器的多生物信号采集前端。
背景技术
随着集成电路、生物科学、信号处理等领域的不断壮大及发展，便携式可穿戴式或植入式生物信号采集设备逐渐渗透到社会生活的方方面面。生物信号获取前端作为采集设备核心的单元，极大程度决定了生物信号的采集准确性。但因为生物信号幅度小和频率低，同时便携式生物信号采集设备需要持续且稳定工作，因此生物前段需要具有低噪声、低功耗的特性。
现有的生物前端往往使用RC滤波器或开关电容滤波器，然而RC滤波器需要使用大电容和大电阻，还需要使用单独的时钟控制，在相同的RC时间常数下对于降低功耗和噪声性能并不具备优越性。使用Gm-C滤波器(转导电容滤波器)则能够避免大电容和大电阻的使用，同时不需要使用单独的时钟控制，在相同的RC时间常数下实现低功耗与低噪声性能。然而Gm-C滤波器的截止频率正比于Gm/C，其后级的可编程增益放大器通过改变输入电容来进行增益切换，其输入电容则直连在低通滤波器的输出级，在改变输入电容的同时会影响Gm-C滤波器的电容，造成前级低通滤波器的低通截止频率发生较大的偏移，从而在采集不同生物信号时产生信号损失以及噪声性能的下降等问题。
发明内容
为了解决现有技术中存在的上述问题，本发明提供了一种应用二阶自适应偏置Gm-C低通滤波器的多生物信号采集前端。本发明要解决的技术问题通过以下技术方案实现：
本发明提供了一种应用二阶自适应偏置Gm-C低通滤波器的多生物信号采集前端，包括：依次连接的仪表放大器输入斩波开关、仪表放大器、仪表放大器输出斩波开关、二阶自适应偏置低通滤波器和可编程增益放大器；
所述仪表放大器输入斩波开关的输入端连接差分输入端；所述可编程增益放大器的输出端连接差分输出端；
生物信号由所述差分输入端输入至所述输入斩波开关，所述输入斩波开关用于分离生物信号中的噪声和失调的频谱；
分离噪声和失调频谱后的生物信号由所述仪表放大器进行第一次放大，得到一次放大信号；一次放大信号由所述仪表放大器输出斩波开关进行斩波调制，以分离一次放大信号中的噪声和失调的频谱；
所述二阶自适应偏置低通滤波器用于滤除被分离出的噪声和失调的频谱，还用于滤除斩波调制中产生的高频毛刺，并将过滤信号输送至所述可编程增益放大器；
所述可编程增益放大器用于对所述过滤信号进行二次放大，并根据所述过滤信号的幅度的大小调节放大增益。
与现有技术相比，本发明的有益效果在于：
本发明提供了一种应用二阶自适应偏置Gm-C低通滤波器的多生物信号采集前端，使用Gm-C低通滤波器，通过控制其开关频率实现大的时间常数，避免了大电容的使用；低通滤波器采用电流分裂技术和源极负反馈电阻极大地减小了跨导，避免了大电阻的使用；同时不需要单独的时钟控制，在相同的RC时间常数下可以实现更低的功耗和噪声性能。
本发明使用可编程增益放大器，通过改变其输入电容进行增益切换，理论上会造成低通滤波器的低通截止频率偏移，而通过二阶自适应低通滤波器根据可编程增益放大器的输入电容的变化自动调节跨导值，弥补了低通滤波器的低通截止频率偏移，从而实现了低通滤波器中低通截止频率点的稳定。
上述说明仅是本发明技术方案的概述，为了能够更清楚了解本发明的技术手段，而可依照说明书的内容予以实施，并且为了让本发明的上述和其他目的、特征和优点能够更明显易懂，以下特举较佳实施例，并配合附图，详细说明如下。
附图说明
图1是本发明实施例提供的一种应用二阶自适应偏置Gm-C低通滤波器的多生物信号采集前端的电路原理图；
图2是本发明实施例中的斩波开关的电路原理图及时序信号图；
图3是本发明实施例中的跨导放大器的电路原理图；
图4是本发明实施例中的二阶自适应偏置Gm-C低通滤波器的电路原理图；
图5是本发明实施例中的逻辑控制模块的电路原理图；
图6是本发明实施例中的偏置电压控制模块的电路原理图；
图7是本发明实施例中的二阶Gm-C低通滤波器的电路原理图；
图8是本发明实施例中的Gm跨导单元的电路原理图；
图9是本发明实例提供的二阶自适应偏置低通滤波器的幅频特性仿真图；
图10为本发明实例提供的应用二阶自适应偏置Gm-C低通滤波器的多生物信号采集前端的频率特性曲线。
具体实施方式
为了进一步阐述本发明为达成预定发明目的所采取的技术手段及功效，以下结合附图及具体实施方式，对依据本发明提出的一种应用二阶自适应偏置Gm-C低通滤波器的多生物信号采集前端进行详细说明。
有关本发明的前述及其他技术内容、特点及功效，在以下配合附图的具体实施方式详细说明中即可清楚地呈现。通过具体实施方式的说明，可对本发明为达成预定目的所采取的技术手段及功效进行更加深入且具体地了解，然而所附附图仅是提供参考与说明之用，并非用来对本发明的技术方案加以限制。
实施例一
请参见图1，图1是本发明实施例提供的一种应用二阶自适应偏置Gm-C低通滤波器的多生物信号采集前端的电路原理图。
如图所示，本实施例的应用二阶自适应偏置Gm-C低通滤波器的多生物信号采集前端，包括：依次连接的仪表放大器输入斩波开关11、仪表放大器、仪表放大器输出斩波开关14、二阶自适应偏置低通滤波器15和可编程增益放大器。
在本实施例中，仪表放大器输入斩波开关11的输入端连接差分输入端10；可编程增益放大器的输出端连接差分输出端20；生物信号由差分输入端10输入至输入斩波开关11，输入斩波开关11用于分离生物信号中的噪声和失调的频谱；分离噪声和失调频谱后的生物信号由仪表放大器进行第一次放大，得到一次放大信号；一次放大信号由仪表放大器输出斩波开关14进行斩波调制，以分离一次放大信号中的噪声和失调的频谱；二阶自适应偏置低通滤波器15用于滤除被分离出的噪声和失调的频谱，还用于滤除斩波调制中产生的高频毛刺，并将过滤信号输送至可编程增益放大器；可编程增益放大器用于对过滤信号进行二次放大，并根据过滤信号的幅度的大小调节放大增益。
在一个可选的实施方式中，仪表放大器包括：仪表放大器输入电容12、第一跨导放大器13和仪表放大器反馈电容18。
在一个可选的实施方式中，仪表放大器输入电容12包括电容C11和电容C12，电容C11连接在仪表放大器输入斩波开关11的第一输出端与第一跨导放大器13的同相输入端，电容C12连接在仪表放大器输入斩波开关11的第二输出端与第一跨导放大器13的反相输入端。
在一个可选的实施方式中，仪表放大器反馈电容18包括电容C13和电容C14，电容C13跨接在第一跨导放大器13的同相输入端与输出端之间，电容C14跨接在第一跨导放大器13的反相输入端与输出端之间。
在一个可选的实施方式中，仪表放大器输入电容12连接第一跨导放大器13的输入端，仪表放大器输入电容12用于隔离仪表放大器输入斩波开关11输入的直流信号。
在一个可选的实施方式中，仪表放大器反馈电容18跨接在第一跨导放大器13的输入端和输出端之间；仪表放大器反馈电容18与第一跨导放大器13形成负反馈并为其提供增益。
在一个可选的实施方式中，可编程增益放大器包括：可编程增益放大器输入电容16、第二跨导放大器17和可编程增益放大器反馈单元19；可编程增益放大器输入电容16连接在逻辑控制单元151的输入端和第二跨导放大器17的输入端之间；可编程增益放大器输入电容16用于进行增益切换，产生增益切换第一开关信号S1、增益切换第二开关信号S2和增益切换第三开关信号S3；可编程增益放大器反馈单元19跨接在第二跨导放大器17输入和输出端之间；可编程增益放大器反馈单元19与第二跨导放大器17形成负反馈。
请参见图2，图2是本发明实施例中的斩波开关的电路原理图及时序信号图。
如图所示，仪表放大器输入斩波开关11和仪表放大器输出斩波开关14的实现方式相同，均包括：第一开关管S10、第二开关管S20、第三开关管S30和第四开关管S40；
其中，第一开关管S10的输入端连接第二开关管S20的输入端，第三开关管S30的输入端连接第四开关管S40的输入端；第一开关管S1的输出端连接第四开关管S4的输出端，第二开关管S2的输出端连接第三开关管S3的输出端。
在一个可选的实施方式中，第一开关管S1的高电平有效端连接第一斩波时钟CLK，第一开关管S1的低电平有效端连接第二斩波时钟CLKB；第二开关管S2的高电平有效端连接第二斩波时钟CLKB，第二开关管S2的低电平有效端连接第一斩波时钟CLK；第三开关管S3的高电平有效端连接第一斩波时钟CLK，第三开关管S3的低电平有效端连接第二斩波时钟CLKB；第四开关管S4的高电平有效端连接第二斩波时钟CLKB、第四开关管S4的低电平有效端连接第一斩波时钟CLK。
请参见图3，图3是本发明实施例中的跨导放大器的电路原理图,。
如图所示，第一跨导放大器13与第二跨导放大器17的实现方式相同，均包括：两级放大器131和共模反馈电路132；
其中，两级放大器131包括：第三十一NMOS管MN31、第三十二NMOS管MN32、第三十三NMOS管MN33、第三十四NMOS管MN34、第三十五NMOS管MN35、第三十六NMOS管MN36；第四十一PMOS管MP41、第四十二PMOS管MP42、第四十三PMOS管MP43、第四十四PMOS管MP44、第四十五PMOS管MP45、第四十六PMOS管MP46、第四十七PMOS管MP47、第四十八PMOS管MP48、第四十九PMOS管MP49、第二十一电阻R21、第二十二电阻R22、第二十一电容C21和第二十二电容C22。
在一个可选的实施方式中，第三十一NMOS管MN31的源极、第三十二NMOS管MN32的源极、第三十三NMOS管MN33的源极和第三十四NMOS管MN34的源极均连接接地端GND；第三十一NMOS管MN31的栅极、第三十二NMOS管MN32的栅极、第三十三NMOS管MN33的栅极和第三十四NMOS管MN34的栅极连接，并连接共模电平VCMFB；第三十一NMOS管MN31的漏极分别连接第四十四PMOS管MP44的漏极和第二十一电阻R21的第一端，第三十一NMOS管MN31的漏极作为跨导放大器第二输出端VON并连接共模反馈电路132的第二输入端。
在一个可选的实施方式中，第三十二NMOS管MN32漏极分别连接第三十五NMOS管MN35的源极和第四十二PMOS管MP42的漏极；第三十三NMOS管MN33的漏极分别连接第三十六NMOS管MN36的源极和第四十三PMOS管MP43的漏极；第三十四NMOS管MN34的漏极分别连接第四十五PMOS管MP45的漏极和第二十二电阻R22的第二端，第三十四NMOS管MN34的漏极作为跨导放大器第一输出端VOP并连接共模反馈电路132的第一输入端。
在一个可选的实施方式中，第三十五NMOS管MN35的栅极连接第三十六NMOS管MN36的栅极，并连接第五偏置电压VB5；第三十五NMOS管MN35的漏极分别连接第四十四PMOS管MP44的栅极、第四十六PMOS管MP46的漏极和第二十一电容C21的第二极板；第二十一电阻R21的第二端连接第二十一电容C21的第一极板；第三十六NMOS管MN36的漏极分别连接第四十五PMOS管MP45的栅极、第四十七PMOS管MP47的漏极和第二十二电容C22的第一极板；第二十二电容C22的第二极板连接第二十二电阻R22的第一端。
在一个可选的实施方式中，第四十一PMOS管MP41的源极连接电源电压端VDD，第四十一PMOS管MP41的栅极连接第三偏置电压VB3，第四十一PMOS管MP41的漏极分别连接第四十二PMOS管MP42的源极和第四十三PMOS管MP43的源极；第四十二PMOS管MP42的栅极作为跨导放大器反相输入端VIN1-，第四十三PMOS管MP43的栅极作为跨导放大同相输入端VIN1+。
在一个可选的实施方式中，第四十四PMOS管MP44的源极、第四十五PMOS管MP45的源极、第四十八PMOS管MP48的源极和第四十九PMOS管MP49的源极分别连接电源电压端VDD；第四十六PMOS管MP46的栅极连接第四十七PMOS管MP47的栅极，并连接第四偏置电压VB4；第四十六PMOS管MP46的源极连接第四十八PMOS管MP48的漏极；第四十七PMOS管MP47的源极连接第四十九PMOS管MP49的漏极；第四十八PMOS管MP48的栅极连接第四十九PMOS管MP49的栅极，并连接第三偏置电压VB3。
在一个可选的实施方式中，共模反馈电路132包括：第三十七NMOS管MN37、第三十八NMOS管MN38、第五十一PMOS管MP51、第五十二PMOS管MP52、第五十三PMOS管MP53、第五十四PMOS管MP54和第五十五PMOS管MP55。
在一个可选的实施方式中，第三十七NMOS管MN37的源极和第三十八NMOS管MN38源极均连接接地端GND，第三十七NMOS管MN37的栅极分别连接第三十七NMOS管MN37的漏极、第五十一PMOS管MP51的漏极和第五十四PMOS管MP54的漏极，并连接共模电平VCMFB；第三十八NMOS管MN38的栅极分别连接第三十八NMOS管MN38的漏极、第五十二PMOS管MP52的漏极和第五十三PMOS管MP53的漏极。
在一个可选的实施方式中，第五十一PMOS管MP51的栅极连接跨导放大器第一输出端VOP；第五十二PMOS管MP52的栅极连接第五十三PMOS管MP53的栅极，并连接参考基准电压VREF；第五十四PMOS管MP54的栅极连接跨导放大器第二输出端VON；第五十五PMOS管MP55的漏极分别连接第五十一PMOS管MP51的源极、第五十二PMOS管MP52的源极、第五十三PMOS管MP53的源极和第五十四PMOS管MP54的源极；第五十五PMOS管MP55的栅极连接第三偏置电压VB3，第五十五PMOS管MP55的源极连接接地端GND。
请参见图4，图4是本发明实施例中的二阶自适应偏置Gm-C低通滤波器的电路原理图。
如图所示，二阶自适应偏置低通滤波器15包括逻辑控制单元151、偏置电压控制单元152和二阶Gm-C低通滤波器153；
其中，逻辑控制单元151的输入端连接可编程增益放大器，逻辑控制单元151的输出端连接偏置电压控制单元152的输入端，偏置电压控制单元152的输出端连接二阶Gm-C低通滤波器153。
在一个可选的实施方式中，逻辑控制单元151根据可编程增益放大器产生的的变化信号，生成偏置电压控制信号；偏置电压控制单元152根据偏置电压控制信号为二阶Gm-C低通滤波器153提供偏置电压。
在一个可选的实施方式中，二阶Gm-C低通滤波器153的第一输入端口1和第二输入端口2作为二阶自适应偏置低通滤波器15的差分输入端，二阶Gm-C低通滤波器153的第三输出端口3和第四输出端口4作为二阶自适应偏置低通滤波器15的差分输出端。
在一个可选的实施方式中，二阶Gm-C低通滤波器153用于滤除被仪表放大器输出斩波开关14分离出的噪声和失调的频谱，还用于滤除斩波调制中产生的高频毛刺，同时偏置跟随后级的可编程增益放大器输入电容16变化，避免了因增益切换所造成的低通截止频率大幅度偏移。
请参见图5，图5是本发明实施例中的逻辑控制模块的电路原理图。
如图所示，逻辑控制单元151包括：译码器1511和反相器1512；其中，译码器1511的输入端输入增益切换第一开关信号S1、增益切换第二开关信号S2和增益切换第三开关信号S3。
在一个可选的实施方式中，译码器1511的输出端分别输出第一偏置信号Y0、第二偏置信号Y1、第三偏置信号Y2、第四偏置信号Y3、第五偏置信号Y4、第六偏置信号Y5、第七偏置信号Y6和第八偏置信号Y7。
在一个可选的实施方式中，第一偏置信号Y0、第二偏置信号Y1、第三偏置信号Y2、第四偏置信号Y3、第五偏置信号Y4、第六偏置信号Y5、第七偏置信号Y6和第八偏置信号Y7分别通过反相器1512翻转为第一翻转偏置信号第二翻转偏置信号/>第三翻转偏置信号第四翻转偏置信号/>第五翻转偏置信号/>第六翻转偏置信号/>第七翻转偏置信号/>和第八翻转偏置信号/>
在一个可选的实施方式中，第一翻转偏置信号第二翻转偏置信号/>第三翻转偏置信号/>第四翻转偏置信号/>第五翻转偏置信号/>第六翻转偏置信号/>和第七翻转偏置信号/>作为偏置电压控制信号均输入偏置电压控制单元152。
值得注意的是，译码器1511通过后级可编程增益放大器的开关信号判断可编程增益放大器输入电容16的大小，将3个开关信号转译成8个信号并通过反相器1512进行反向，取其中前7个信号及其反向信号输入至偏置电压控制单元152。
请参见图6，图6是本发明实施例中的偏置电压控制模块的电路原理图。
如图所示，偏置电压控制单元152包括：第一NMOS管MN1、第二NMOS管MN2、第三NMOS管MN3、第四NMOS管MN4、第五NMOS管MN5、第六NMOS管MN6、第七NMOS管MN7、第八NMOS管MN8、第九NMOS管MN9、第十NMOS管MN10、第十一NMOS管MN11、第十二NMOS管MN12、第十三NMOS管MN13、第十四NMOS管MN14、第十五NMOS管MN15、第十六NMOS管MN16、第十七NMOS管MN17、第一PMOS管MP1、第二PMOS管MP2、第三PMOS管MP3、第四PMOS管MP4、第五PMOS管MP5、第六PMOS管MP6、第七PMOS管MP7、第八PMOS管MP8、第九PMOS管MP9、第十PMOS管MP10、第十一PMOS管MP11、第十二PMOS管MP12、第十三PMOS管MP13、第十四PMOS管MP14、第十五PMOS管MP15、第十六PMOS管MP16、第十七PMOS管MP17、第十八PMOS管MP18和电流源Isource；
其中，第一NMOS管MN1的栅极、第一NMOS管MN1的漏极、第二NMOS管MN2的栅极、第三NMOS管MN3的栅极、第四NMOS管MN4的栅极、第六NMOS管MN6的栅极、第八NMOS管MN8的栅极、第十NMOS管MN10的栅极、第十二NMOS管MN12的栅极、第十四NMOS管MN14的栅极和第十六NMOS管MN16的栅极相连接。
在一个可选的实施方式中，第一NMOS管MN1的源极、第二NMOS管MN2的源极、第三NMOS管MN3的源极、第五NMOS管MN5的源极、第七NMOS管MN7的源极、第九NMOS管MN9的源极、第十一NMOS管MN11的源极、第十三NMOS管MN13的源极、第十五NMOS管MN15的源极和第十七NMOS管MN17的源极均连接接地端GND。
在一个可选的实施方式中，第三NMOS管MN3的漏极、第四NMOS管MN4的漏极、第六NMOS管MN6的漏极、第八NMOS管MN8的漏极、第十NMOS管MN10的漏极、第十二NMOS管MN12的漏极、第十四NMOS管MN14的漏极和第十六NMOS管MN16的漏极均连接第一偏置电压端VBIASP。
在一个可选的实施方式中，第五NMOS管MN5的栅极输入第七翻转偏置信号第七NMOS管MN7的栅极输入第六翻转偏置信号/>第九NMOS管MN9的栅极输入第五翻转偏置信号第十一NMOS管MN11的栅极输入第四翻转偏置信号/>第十三NMOS管MN13的栅极输入第三翻转偏置信号/>第十五NMOS管MN15的栅极输入第二翻转偏置信号/>第十七NMOS管MN17的栅极输入第一翻转偏置信号/>
在一个可选的实施方式中，第四NMOS管MN4的源极连接第五NMOS管MN5的漏极，第六NMOS管MN6的源极连接第七NMOS管MN7的漏极，第八NMOS管MN8的源极连接第九NMOS管MN9的漏极，第十NMOS管MN10的源极连接第十一NMOS管MN11的漏极，第十二NMOS管MN12的源极连接第十三NMOS管MN13的漏极，第十四NMOS管MN14的源极连接第十五NMOS管MN15的漏极，第十六NMOS管MN16的源极连接第十七NMOS管MN17的漏极。
在一个可选的实施方式中，第一NMOS管MN1的漏极连接第二PMOS管MP2的漏极；第二NMOS管MN2的漏极连接第三PMOS管MP3的漏极；第一PMOS管MP1的漏极连接电流源Isource的输入端，电流源Isource的输出端连接第一NMOS管MN1的源极；第一PMOS管MP1的漏极分别连接第一PMOS管MP1的栅极和第二PMOS管MP2的栅极。
在一个可选的实施方式中，第一PMOS管MP1的源极、第二PMOS管MP2的源极、第三PMOS管MP3的源极、第四PMOS管MP4的源极、第五PMOS管MP5的源极、第七PMOS管MP7的源极、第九PMOS管MP9的源极、第十一PMOS管MP11的源极、第十三PMOS管MP13的源极、第十五PMOS管MP15的源极和第十七PMOS管MP17的源极均连接电源电压端VDD。
在一个可选的实施方式中，第三PMOS管MP3的栅极和漏极、第四PMOS管MP4的栅极，第六PMOS管MP6的栅极、第八PMOS管MP8的栅极、第十PMOS管MP10的栅极、第十二PMOS管MP12的栅极、第十四PMOS管MP14的栅极、第十六PMOS管MP16的栅极和第十八PMOS管MP18的栅极相连。
在一个可选的实施方式中，第四PMOS管MP4的漏极、第六PMOS管MP6的漏极、第八PMOS管MP8的漏极、第十PMOS管MP10的漏极、第十二PMOS管MP12的漏极、第十四PMOS管MP14的漏极、第十六PMOS管MP16的漏极和第十八PMOS管MP18的漏极均连接第二偏置电压端VBIASN。
在一个可选的实施方式中，第五PMOS管MP5的漏极连接第六PMOS管MP6的源极，第七PMOS管MP7的漏极连接第八PMOS管MP8的源极，第九PMOS管MP9的漏极连接第十PMOS管MP10的源极，第十一PMOS管MP11的漏极连接第十二PMOS管MP12的源极，第十三PMOS管MP13的漏极连接第十四PMOS管MP14的源极，第十五PMOS管MP15的漏极连接第十六PMOS管MP16的源极，第十七PMOS管MP17的漏极连接第十八PMOS管MP18的源极。
在一个可选的实施方式中，第五PMOS管MP5的栅极输入第七翻转偏置信号第七PMOS管MP7的栅极输入第六翻转偏置信号/>第九PMOS管MP9的栅极输入第五翻转偏置信号第十一PMOS管MP11的栅极输入第四翻转偏置信号/>第十三PMOS管MP13的栅极输入第三翻转偏置信号/>第十五PMOS管MP15的栅极输入第二翻转偏置信号/>第十七PMOS管MP17的栅极输入第一翻转偏置信号/>
值得注意的是，偏置电压控制单元152根据逻辑控制单元151输入偏置电压控制信号控制MOS管所在支路的开关。
示例性地，第七翻转偏置信号控制第五NMOS管MN5，第七偏置信号Y6控制第五PMOS管MP5，由于控制每个NMOS管和相应的PMOS管的信号是相反的，所以两者同时关断或开启的。通过7个偏置信号控制7条PMOS支路电流大小和7个反向偏置信号控制对应的NMOS支路电流大小，以改变第二偏置电压端VBIASN和第一偏置电压端VBIASP的电压值。
请参见图7，图7是本发明实施例中的二阶Gm-C低通滤波器的电路原理图。
如图所示，二阶低通滤波器153包括：第一跨导单元Gm1、第二跨导单元Gm2、第三跨导单元Gm3、第四跨导单元Gm4、第一电容C1和第二电容C2。
在一个可选的实施方式中，第一跨导单元Gm1的第一差分输入端VI+作为二阶Gm-C低通滤波器153的第一输入端口1，第一跨导单元Gm1的输出端连接第三跨导单元Gm3的输入端，第三跨导单元Gm3的第一差分输出端VO1+作为二阶Gm-C低通滤波器153的第三输出端口3。
在一个可选的实施方式中，第二跨导单元Gm2的第二差分输入端VI-作为二阶Gm-C低通滤波器153的第二输入端口2，第二跨导单元Gm2的输出端连接第四跨导单元Gm4，第四跨导单元Gm4的第二差分输出端VO1-作为二阶Gm-C低通滤波器153的第四输出端口4。
在一个可选的实施方式中，第一电容C1连接在第一跨导单元Gm1的输出端和第二跨导单元Gm2的输出端之间，第二电容C2的连接在第三跨导单元Gm3和第四跨导单元Gm4之间。
请参见图8，图8是本发明实施例中的Gm跨导单元的电路原理图。
示例性地，以第一跨导单元Gm1为例对具体结构进行说明，第一跨导单元包括：第十九NMOS管MN19、第二十NMOS管MN20、第二十一NMOS管MN21、第二十二NMOS管MN22、第二十三NMOS管MN23、第二十PMOS管MP20、第二十一PMOS管MP21、第二十二PMOS管MP22、第二十三PMOS管MP23、第二十四PMOS管MP24、第二十五PMOS管MP25、第二十六PMOS管MP26、第二十七PMOS管MP27、第二十八PMOS管MP28、第二十九PMOS管MP29、第三十PMOS管MP30和第三十一PMOS管MP31；
其中，第十九NMOS管MN19的栅极分别连接第二十NMOS管MN20的漏极、第二十NMOS管MN20的栅极和第二十三NMOS管MN23的漏极；第十九NMOS管MN19的漏极分别连接第二十五PMOS管MP25的漏极、第二十五PMOS管MP25的栅极和第二十六PMOS管MP26的栅极。
在一个可选的实施方式中，第十九NMOS管MN19的源极、第二十NMOS管MN20的源极、第二十一NMOS管MN21的源极、第二十二NMOS管MN22的源极、第二十三NMOS管MN23的源极、第二十PMOS管MP20的漏极和第二十一PMOS管MP21的漏极均连接接地端GND。
在一个可选的实施方式中，第二十一NMOS管MN21的栅极连接第二偏置电压端VBIASN，第二十一NMOS管MN21的漏极分别连接第二十四PMOS管MP24的漏极、第二十四PMOS管MP24的栅极、第二十七PMOS管MP27的栅极和第二十八PMOS管MP28的栅极。
在一个可选的实施方式中，第二十二NMOS管MN22的栅极分别连接第二十二NMOS管MN22的漏极、第二十三NMOS管MN23的栅极和第二十二PMOS管MP22的漏极；第二十三NMOS管MN23的漏极分别连接第二十一PMOS管MP21的栅极、第二十三PMOS管MP23的栅极和第二十六PMOS管MP26的漏极，并作为第一跨导单元Gm1的第一跨导输出端VO+。
在一个可选的实施方式中，第二十PMOS管MP20的栅极连接第二十二PMOS管MP22的栅极，并连接第一差分输入端VI+，第二十PMOS管MP20的源极分别连接第二十二PMOS管MP22的源极、第二十三PMOS管MP23的漏极和第二十八PMOS管MP28的漏极。
在一个可选的实施方式中，第二十一PMOS管MP21的源极分别连接第二十三PMOS管MP23的源极、第二十七PMOS管MP27的源极和第二十九PMOS管MP29的漏极；第二十四PMOS管MP24的源极分别连接第二十七PMOS管MP27的漏极、第二十八PMOS管MP28的源极和第三十PMOS管MP30的漏极；第二十五PMOS管MP25的源极、第二十九PMOS管MP29的源极、第三十PMOS管MP30的源极、第三十一PMOS管MP31的源极均连接电源电压端VDD；第二十九PMOS管MP29的栅极、第三十PMOS管MP30的栅极、第三十一PMOS管MP31的栅极均连接第一偏置电压端VBIASP。
值得注意的是，对于生物信号采集应用来说，低通滤波器的-3dB介质频率需要设置的极低，约为数百赫兹，本实施例的Gm-C滤波器避免了大电容和大电阻的使用，同时实现了大的时间常数；不需要使用单独的时钟控制，实现了低功耗与低噪声。对现有的Gm-C滤波器来说，其低通截止频率fLP满足：
其中，fLP为现有低通滤波器的低通截止频率；Gm’为跨导放大器的跨导值；C’为低通滤波器的电容值；
通过增加Gm-C滤波器的阶数可以提高其对功耗和噪声的抑制效果，但同时还增大了电路面积和功耗，综合考虑选取二阶低通滤波器，其传输函数H(s)为：
其中，H(s)为本实施例的二阶自适应偏置低通滤波器15的传输函数；ω为角频率；j为复数单位；Gm为二阶自适应偏置低通滤波器15中跨导单元的跨导值，C为二阶自适应偏置低通滤波器15的电容值。
本实施例的二阶自适应偏置低通滤波器15，在-3dB的截止频率为：
其中，ω0为-3dB下，二阶自适应偏置低通滤波器15的截止频率。
值得注意的是，使用电流分裂技术在不增大功耗和面积的条件下减小了跨导值以满足自适应的低通截止频率；即将跨导单元的输入晶体管对第二十PMOS管MP20和第二十二PMOS管MP22的尺寸设置为M:1，第二十一PMOS管MP21和第二十三PMOS管和MP23的尺寸比也为M:1；此时，等效跨导减小到(M+1)倍。同时工作在深线性区的第二十七PMOS管MP27和第二十八PMOS管MP28相当于负反馈电阻，进一步将跨导值减少为原来的1/(1+gmRS)倍。再通过第一偏置电压端VBIASP控制第二十九PMOS管MP29、第三十PMOS管MP30和第三十一PMOS管MP31的栅极电压，通过第二偏置电压端VBIASN控制第二十一NMOS管MN21的栅压，以控制偏置电流，进而控制第二十七PMOS管MP27和第二十八PMOS管MP28的栅压，从而调节负反馈电阻的阻值改变Gm，实现了根随后级可编程增益放大器输入电容变化而自适应变化的低通截止频率。
请参见图9，图9是本发明实例提供的二阶自适应偏置低通滤波器的幅频特性仿真图。
如图所示，本实施例的二阶自适应偏置低通滤波器15在-3dB的介质频率为246.2Hz，满足了生物信号采集所需求的最大截止频率。二阶自适应偏置低通滤波器15对4kHz斩波调制后的信号造成-43dB的衰减，使经过斩波调制至高频位置的闪烁噪声和放大器失调得到很好的抑制。
请参见图10，图10为本发明实例提供的应用二阶自适应偏置Gm-C低通滤波器的多生物信号采集前端的频率特性曲线。
如图所示，本发明实例的应用二阶自适应偏置Gm-C低通滤波器的多生物信号采集前端能够实现39.7-71.8dB的增益调节，并保证在250Hz内信号稳定，截止频率稳定在250Hz附近，保证了高频噪声和失调的滤除效果。
本发明实施例提供了一种应用二阶自适应偏置Gm-C低通滤波器的多生物信号采集前端，使用Gm-C低通滤波器，通过控制其开关频率实现大的时间常数，避免了大电容的使用；低通滤波器采用电流分裂技术和源极负反馈电阻极大地减小了跨导，避免了大电阻的使用；同时不需要单独的时钟控制，在相同的RC时间常数下可以实现更低的功耗和噪声性能。
本发明实施例的多生物信号采集前端，使用可编程增益放大器，通过改变其输入电容进行增益切换，理论上会造成低通滤波器的低通截止频率偏移，而通过二阶自适应低通滤波器根据可编程增益放大器的输入电容的变化自动调节跨导值，弥补了低通滤波器的低通截止频率偏移，从而实现了低通滤波器中低通截止频率点的稳定。
应当说明的是，在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的物品或者设备中还存在另外的相同要素。“连接”或者“相连”等类似的词语并非限定于物理的或者机械的连接，而是可以包括电性的连接，不管是直接的还是间接的。“上”、“下”、“左”、“右”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。
以上内容是结合具体的优选实施方式对本发明所作的进一步详细说明，不能认定本发明的具体实施只局限于这些说明。对于本发明所属技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干简单推演或替换，都应当视为属于本发明的保护范围。

Claims (10)

1.一种应用二阶自适应偏置Gm-C低通滤波器的多生物信号采集前端，其特征在于，包括：依次连接的仪表放大器输入斩波开关(11)、仪表放大器、仪表放大器输出斩波开关(14)、二阶自适应偏置低通滤波器(15)和可编程增益放大器；
所述仪表放大器输入斩波开关(11)的输入端连接差分输入端(10)；所述可编程增益放大器的输出端连接差分输出端(20)；
生物信号由所述差分输入端(10)输入至所述输入斩波开关(11)，所述输入斩波开关(11)用于分离生物信号中的噪声和失调的频谱；
分离噪声和失调频谱后的生物信号由所述仪表放大器进行第一次放大，得到一次放大信号；一次放大信号由所述仪表放大器输出斩波开关(14)进行斩波调制，以分离一次放大信号中的噪声和失调的频谱；
所述二阶自适应偏置低通滤波器(15)用于滤除被分离出的噪声和失调的频谱，还用于滤除斩波调制中产生的高频毛刺，并将过滤信号输送至所述可编程增益放大器；
所述可编程增益放大器用于对所述过滤信号进行二次放大，并根据所述过滤信号的幅度的大小调节放大增益。
2.根据权利要求1所述的应用二阶自适应偏置Gm-C低通滤波器的多生物信号采集前端，其特征在于，所述仪表放大器输入斩波开关(11)和所述仪表放大器输出斩波开关(14)的实现方式相同，均包括：第一开关管(S10)、第二开关管(S20)、第三开关管(S30)和第四开关管(S40)；
其中，所述第一开关管(S10)的输入端连接所述第二开关管(S20)的输入端，所述第三开关管(S30)的输入端连接所述第四开关管(S40)的输入端；所述第一开关管(S1)的输出端连接所述第四开关管(S4)的输出端，所述第二开关管(S2)的输出端连接所述第三开关管(S3)的输出端；
所述第一开关管(S1)的高电平有效端连接第一斩波时钟(CLK)，所述第一开关管(S1)的低电平有效端连接第二斩波时钟(CLKB)；
所述第二开关管(S2)的高电平有效端连接所述第二斩波时钟(CLKB)，所述第二开关管(S2)的低电平有效端连接所述第一斩波时钟(CLK)；
所述第三开关管(S3)的高电平有效端连接所述第一斩波时钟(CLK)，所述第三开关管(S3)的低电平有效端连接所述第二斩波时钟(CLKB)；
所述第四开关管(S4)的高电平有效端连接所述第二斩波时钟(CLKB)、所述第四开关管(S4)的低电平有效端连接所述第一斩波时钟(CLK)。
3.根据权利要求1所述的应用二阶自适应偏置Gm-C低通滤波器的多生物信号采集前端，其特征在于，所述仪表放大器包括：仪表放大器输入电容(12)、第一跨导放大器(13)和仪表放大器反馈电容(18)；
所述仪表放大器输入电容(12)包括第电容C11和电容C12，所述电容C11连接在所述仪表放大器输入斩波开关(11)的第一输出端与所述第一跨导放大器(13)的同相输入端，所述电容C12连接在所述仪表放大器输入斩波开关(11)的第二输出端与所述第一跨导放大器(13)的反相输入端；
所述仪表放大器反馈电容(18)包括电容C13和电容C14，所述电容C13跨接在所述第一跨导放大器(13)的同相输入端与输出端之间，所述电容C14跨接在所述第一跨导放大器(13)的反相输入端与输出端之间。
4.根据权利要求3所述的应用二阶自适应偏置Gm-C低通滤波器的多生物信号采集前端，其特征在于，所述第一跨导放大器(13)包括：两级放大器(131)和共模反馈电路(132)；
其中，所述两级放大器(131)包括：第三十一NMOS管(MN31)、第三十二NMOS管(MN32)、第三十三NMOS管(MN33)、第三十四NMOS管(MN34)、第三十五NMOS管(MN35)、第三十六NMOS管(MN36)；第四十一PMOS管(MP41)、第四十二PMOS管(MP42)、第四十三PMOS管(MP43)、第四十四PMOS管(MP44)、第四十五PMOS管(MP45)、第四十六PMOS管(MP46)、第四十七PMOS管(MP47)、第四十八PMOS管(MP48)、第四十九PMOS管(MP49)、第二十一电阻(R21)、第二十二电阻(R22)、第二十一电容(C21)和第二十二电容(C22)；
所述第三十一NMOS管(MN31)的源极、所述第三十二NMOS管(MN32)的源极、所述第三十三NMOS管(MN33)的源极和所述第三十四NMOS管(MN34)的源极均连接接地端(GND)；
所述第三十一NMOS管(MN31)的栅极、所述第三十二NMOS管(MN32)的栅极、所述第三十三NMOS管(MN33)的栅极和所述第三十四NMOS管(MN34)的栅极连接，并连接共模电平(VCMFB)；
所述第三十一NMOS管(MN31)的漏极分别连接所述第四十四PMOS管(MP44)的漏极和所述第二十一电阻(R21)的第一端，所述第三十一NMOS管(MN31)的漏极作为所述跨导放大器第二输出端(VON)并连接所述共模反馈电路(132)的第二输入端；
所述第三十二NMOS管(MN32)漏极分别连接所述第三十五NMOS管(MN35)的源极和所述第四十二PMOS管(MP42)的漏极；
所述第三十三NMOS管(MN33)的漏极分别连接所述第三十六NMOS管(MN36)的源极和所述第四十三PMOS管(MP43)的漏极；
所述第三十四NMOS管(MN34)的漏极分别连接所述第四十五PMOS管(MP45)的漏极和所述第二十二电阻(R22)的第二端，所述第三十四NMOS管(MN34)的漏极作为跨导放大器第一输出端(VOP)并连接所述共模反馈电路(132)的第一输入端；
所述第三十五NMOS管(MN35)的栅极连接所述第三十六NMOS管(MN36)的栅极，并连接第五偏置电压(VB5)；所述第三十五NMOS管(MN35)的漏极分别连接所述第四十四PMOS管(MP44)的栅极、所述第四十六PMOS管(MP46)的漏极和所述第二十一电容(C21)的第二极板；
所述第二十一电阻(R21)的第二端连接所述第二十一电容(C21)的第一极板；
所述第三十六NMOS管(MN36)的漏极分别连接所述第四十五PMOS管(MP45)的栅极、所述第四十七PMOS管(MP47)的漏极和所述第二十二电容(C22)的第一极板；
所述第二十二电容(C22)的第二极板连接所述第二十二电阻(R22)的第一端；
所述第四十一PMOS管(MP41)的源极连接电源电压端(VDD)，所述第四十一PMOS管(MP41)的栅极连接第三偏置电压(VB3)，所述第四十一PMOS管(MP41)的漏极分别连接所述第四十二PMOS管(MP42)的源极和所述第四十三PMOS管(MP43)的源极；
所述第四十二PMOS管(MP42)的栅极作为跨导放大器反相输入端(VIN1-)，所述第四十三PMOS管(MP43)的栅极作为跨导放大同相输入端(VIN1+)；
所述第四十四PMOS管(MP44)的源极、第四十五PMOS管(MP45)的源极、所述第四十八PMOS管(MP48)的源极和所述第四十九PMOS管(MP49)的源极分别连接电源电压端(VDD)；
所述第四十六PMOS管(MP46)的栅极连接所述第四十七PMOS管(MP47)的栅极，并连接第四偏置电压(VB4)；所述第四十六PMOS管(MP46)的源极连接所述第四十八PMOS管(MP48)的漏极；
所述第四十七PMOS管(MP47)的源极连接所述第四十九PMOS管(MP49)的漏极；
所述第四十八PMOS管(MP48)的栅极连接所述第四十九PMOS管(MP49)的栅极，并连接第三偏置电压(VB3)。
5.根据权利要求4所述的应用二阶自适应偏置Gm-C低通滤波器的多生物信号采集前端，其特征在于，所述共模反馈电路(132)包括：第三十七NMOS管(MN37)、第三十八NMOS管(MN38)、第五十一PMOS管(MP51)、第五十二PMOS管(MP52)、第五十三PMOS管(MP53)、第五十四PMOS管(MP54)和第五十五PMOS管(MP55)；
所述第三十七NMOS管(MN37)的源极和所述第三十八NMOS管(MN38)源极均连接所述接地端(GND)，所述第三十七NMOS管(MN37)的栅极分别连接所述第三十七NMOS管(MN37)的漏极、所述第五十一PMOS管(MP51)的漏极和所述第五十四PMOS管(MP54)的漏极，并连接所述共模电平(VCMFB)；
所述第三十八NMOS管(MN38)的栅极分别连接所述第三十八NMOS管(MN38)的漏极、所述第五十二PMOS管(MP52)的漏极和所述第五十三PMOS管(MP53)的漏极；
所述第五十一PMOS管(MP51)的栅极连接所述跨导放大器第一输出端(VOP)；
所述第五十二PMOS管(MP52)的栅极连接所述第五十三PMOS管(MP53)的栅极，并连接参考基准电压(VREF)；
所述第五十四PMOS管(MP54)的栅极连接所述跨导放大器第二输出端(VON)
所述第五十五PMOS管(MP55)的漏极分别连接所述第五十一PMOS管(MP51)的源极、所述第五十二PMOS管(MP52)的源极、所述第五十三PMOS管(MP53)的源极和所述第五十四PMOS管(MP54)的源极；所述第五十五PMOS管(MP55)的栅极连接所述第三偏置电压(VB3)，所述第五十五PMOS管(MP55)的源极连接所述接地端(GND)。
6.根据权利要求5所述的应用二阶自适应偏置Gm-C低通滤波器的多生物信号采集前端，其特征在于，所述二阶自适应偏置低通滤波器(15)包括逻辑控制单元(151)、偏置电压控制单元(152)和二阶Gm-C低通滤波器(153)；
其中，所述逻辑控制单元(151)的输入端连接所述可编程增益放大器，所述逻辑控制单元(151)的输出端连接所述偏置电压控制单元(152)的输入端，所述偏置电压控制单元(152)的输出端连接二阶Gm-C低通滤波器(153)；
所述逻辑控制单元(151)根据所述可编程增益放大器产生的变化信号，生成偏置电压控制信号；所述偏置电压控制单元(152)根据所述偏置电压控制信号为所述二阶Gm-C低通滤波器(153)提供偏置电压；
所述二阶Gm-C低通滤波器(153)的第一输入端口(1)和第二输入端口(2)作为所述二阶自适应偏置低通滤波器(15)的差分输入端，所述二阶Gm-C低通滤波器(153)的第三输出端口(3)和第四输出端口(4)作为所述二阶自适应偏置低通滤波器(15)的差分输出端；
所述二阶Gm-C低通滤波器(153)用于滤除被所述仪表放大器输出斩波开关(14)分离出的噪声和失调的频谱，还用于滤除斩波调制中产生的高频毛刺。
7.根据权利要求6所述的应用二阶自适应偏置Gm-C低通滤波器的多生物信号采集前端，其特征在于，所述逻辑控制单元(151)包括：译码器(1511)和反相器(1512)；
其中，所述译码器(1511)的输入端输入增益切换第一开关信号(S1)、增益切换第二开关信号(S2)和增益切换第三开关信号(S3)；
所述译码器(1511)的输出端分别输出第一偏置信号(Y0)、第二偏置信号(Y1)、第三偏置信号(Y2)、第四偏置信号(Y3)、第五偏置信号(Y4)、第六偏置信号(Y5)、第七偏置信号(Y6)和第八偏置信号(Y7)；
所述第一偏置信号(Y0)、所述第二偏置信号(Y1)、所述第三偏置信号(Y2)、所述第四偏置信号(Y3)、所述第五偏置信号(Y4)、所述第六偏置信号(Y5)、所述第七偏置信号(Y6)和所述第八偏置信号(Y7)分别通过所述反相器(1512)翻转为第一翻转偏置信号第二翻转偏置信号/>第三翻转偏置信号/>第四翻转偏置信号/>第五翻转偏置信号/>第六翻转偏置信号/>第七翻转偏置信号/>和第八翻转偏置信号
所述第一翻转偏置信号所述第二翻转偏置信号/>所述第三翻转偏置信号/>所述第四翻转偏置信号/>所述第五翻转偏置信号/>所述第六翻转偏置信号/>和所述第七翻转偏置信号/>作为所述偏置电压控制信号均输入所述偏置电压控制单元(152)。
8.根据权利要求7所述的应用二阶自适应偏置Gm-C低通滤波器的多生物信号采集前端，其特征在于，所述偏置电压控制单元(152)包括：第一NMOS管(MN1)、第二NMOS管(MN2)、第三NMOS管(MN3)、第四NMOS管(MN4)、第五NMOS管(MN5)、第六NMOS管(MN6)、第七NMOS管(MN7)、第八NMOS管(MN8)、第九NMOS管(MN9)、第十NMOS管(MN10)、第十一NMOS管(MN11)、第十二NMOS管(MN12)、第十三NMOS管(MN13)、第十四NMOS管(MN14)、第十五NMOS管(MN15)、第十六NMOS管(MN16)、第十七NMOS管(MN17)、第一PMOS管(MP1)、第二PMOS管(MP2)、第三PMOS管(MP3)、第四PMOS管(MP4)、第五PMOS管(MP5)、第六PMOS管(MP6)、第七PMOS管(MP7)、第八PMOS管(MP8)、第九PMOS管(MP9)、第十PMOS管(MP10)、第十一PMOS管(MP11)、第十二PMOS管(MP12)、第十三PMOS管(MP13)、第十四PMOS管(MP14)、第十五PMOS管(MP15)、第十六PMOS管(MP16)、第十七PMOS管(MP17)、第十八PMOS管(MP18)和电流源(Isource)；
其中，所述第一NMOS管(MN1)的栅极、所述第一NMOS管(MN1)的漏极、所述第二NMOS管(MN2)的栅极、所述第三NMOS管(MN3)的栅极、所述第四NMOS管(MN4)的栅极、所述第六NMOS管(MN6)的栅极、所述第八NMOS管(MN8)的栅极、所述第十NMOS管(MN10)的栅极、所述第十二NMOS管(MN12)的栅极、所述第十四NMOS管(MN14)的栅极和所述第十六NMOS管(MN16)的栅极相连接；
所述第一NMOS管(MN1)的源极、所述第二NMOS管(MN2)的源极、所述第三NMOS管(MN3)的源极、所述第五NMOS管(MN5)的源极、所述第七NMOS管(MN7)的源极、所述第九NMOS管(MN9)的源极、所述第十一NMOS管(MN11)的源极、所述第十三NMOS管(MN13)的源极、所述第十五NMOS管(MN15)的源极和所述第十七NMOS管(MN17)的源极均连接所述接地端(GND)；
所述第三NMOS管(MN3)的漏极、所述第四NMOS管(MN4)的漏极、所述第六NMOS管(MN6)的漏极、所述第八NMOS管(MN8)的漏极、所述第十NMOS管(MN10)的漏极、所述第十二NMOS管(MN12)的漏极、所述第十四NMOS管(MN14)的漏极和所述第十六NMOS管(MN16)的漏极均连接第一偏置电压端(VBIASP)；
所述第五NMOS管(MN5)的栅极输入所述第七翻转偏置信号所述第七NMOS管(MN7)的栅极输入所述第六翻转偏置信号/>所述第九NMOS管(MN9)的栅极输入所述第五翻转偏置信号/>所述第十一NMOS管(MN11)的栅极输入所述第四翻转偏置信号/>所述第十三NMOS管(MN13)的栅极输入所述第三翻转偏置信号/>所述第十五NMOS管(MN15)的栅极输入所述第二翻转偏置信号/>所述第十七NMOS管(MN17)的栅极输入所述第一翻转偏置信号/>
所述第四NMOS管(MN4)的源极连接所述第五NMOS管(MN5)的漏极，所述第六NMOS管(MN6)的源极连接所述第七NMOS管(MN7)的漏极，所述第八NMOS管(MN8)的源极连接所述第九NMOS管(MN9)的漏极，所述第十NMOS管(MN10)的源极连接所述第十一NMOS管(MN11)的漏极，所述第十二NMOS管(MN12)的源极连接所述第十三NMOS管(MN13)的漏极，所述第十四NMOS管(MN14)的源极连接所述第十五NMOS管(MN15)的漏极，所述第十六NMOS管(MN16)的源极连接所述第十七NMOS管(MN17)的漏极；
所述第一NMOS管(MN1)的漏极连接所述第二PMOS管(MP2)的漏极；所述第二NMOS管(MN2)的漏极连接所述第三PMOS管(MP3)的漏极；
所述第一PMOS管(MP1)的漏极连接所述电流源(Isource)的输入端，所述电流源(Isource)的输出端连接所述第一NMOS管(MN1)的源极；
所述第一PMOS管(MP1)的漏极分别连接所述第一PMOS管(MP1)的栅极和所述第二PMOS管(MP2)的栅极；
所述第一PMOS管(MP1)的源极、所述第二PMOS管(MP2)的源极、所述第三PMOS管(MP3)的源极、所述第四PMOS管(MP4)的源极、所述第五PMOS管(MP5)的源极、所述第七PMOS管(MP7)的源极、所述第九PMOS管(MP9)的源极、所述第十一PMOS管(MP11)的源极、所述第十三PMOS管(MP13)的源极、所述第十五PMOS管(MP15)的源极和所述第十七PMOS管(MP17)的源极均连接所述电源电压端(VDD)；
所述第三PMOS管(MP3)的栅极和漏极、所述第四PMOS管(MP4)的栅极，所述第六PMOS管(MP6)的栅极、所述第八PMOS管(MP8)的栅极、所述第十PMOS管(MP10)的栅极、所述第十二PMOS管(MP12)的栅极、所述第十四PMOS管(MP14)的栅极、所述第十六PMOS管(MP16)的栅极和所述第十八PMOS管(MP18)的栅极相连；
所述第四PMOS管(MP4)的漏极、所述第六PMOS管(MP6)的漏极、所述第八PMOS管(MP8)的漏极、所述第十PMOS管(MP10)的漏极、所述第十二PMOS管(MP12)的漏极、所述第十四PMOS管(MP14)的漏极、所述第十六PMOS管(MP16)的漏极和所述第十八PMOS管(MP18)的漏极均连接第二偏置电压端(VBIASN)；
所述第五PMOS管(MP5)的漏极连接所述第六PMOS管(MP6)的源极，所述第七PMOS管(MP7)的漏极连接所述第八PMOS管(MP8)的源极，所述第九PMOS管(MP9)的漏极连接所述第十PMOS管(MP10)的源极，所述第十一PMOS管(MP11)的漏极连接所述第十二PMOS管(MP12)的源极，所述第十三PMOS管(MP13)的漏极连接所述第十四PMOS管(MP14)的源极，所述第十五PMOS管(MP15)的漏极连接所述第十六PMOS管(MP16)的源极，所述第十七PMOS管(MP17)的漏极连接所述第十八PMOS管(MP18)的源极；
所述第五PMOS管(MP5)的栅极输入所述第七翻转偏置信号(Y6)，所述第七PMOS管(MP7)的栅极输入所述第六翻转偏置信号(Y5)，所述第九PMOS管(MP9)的栅极输入所述第五翻转偏置信号(Y4)，所述第十一PMOS管(MP11)的栅极输入所述第四翻转偏置信号(Y3)，所述第十三PMOS管(MP13)的栅极输入所述第三翻转偏置信号(Y2)，所述第十五PMOS管(MP15)的栅极输入所述第二翻转偏置信号(Y1)，所述第十七PMOS管(MP17)的栅极输入所述第一翻转偏置信号(Y0)。
9.根据权利要求8所述的应用二阶自适应偏置Gm-C低通滤波器的多生物信号采集前端，其特征在于，所述二阶低通滤波器(153)包括：第一跨导单元(Gm1)、第二跨导单元(Gm2)、第三跨导单元(Gm3)、第四跨导单元(Gm4)、第一电容(C1)和第二电容(C2)；
所述第一跨导单元(Gm1)的第一差分输入端(VI+)作为所述二阶Gm-C低通滤波器(153)的第一输入端口(1)，所述第一跨导单元(Gm1)的输出端连接所述第三跨导单元(Gm3)的输入端，所述第三跨导单元(Gm3)的第一差分输出端(VO1+)作为所述二阶Gm-C低通滤波器(153)的第三输出端口(3)；
所述第二跨导单元(Gm2)的第二差分输入端(VI-)作为所述二阶Gm-C低通滤波器(153)的第二输入端口(2)，所述第二跨导单元(Gm2)的输出端连接所述第四跨导单元(Gm4)，所述第四跨导单元(Gm4)的第二差分输出端(VO1-)作为所述二阶Gm-C低通滤波器(153)的第四输出端口(4)；
所述第一电容(C1)连接在所述第一跨导单元(Gm1)的输出端和所述第二跨导单元(Gm2)的输出端之间，所述第二电容(C2)的连接在所述第三跨导单元(Gm3)和所述第四跨导单元(Gm4)之间。
10.根据权利要求1所述的应用二阶自适应偏置Gm-C低通滤波器的多生物信号采集前端，其特征在于，
所述可编程增益放大器包括：可编程增益放大器输入电容(16)、第二跨导放大器(17)和可编程增益放大器反馈单元(19)；
所述可编程增益放大器输入电容(16)连接在所述逻辑控制单元(151)的输入端和所述第二跨导放大器(17)的输入端之间；所述可编程增益放大器输入电容(16)用于进行增益切换，产生增益切换第一开关信号(S1)、增益切换第二开关信号(S2)和增益切换第三开关信号(S3)；
所述可编程增益放大器反馈单元(19)跨接在所述第二跨导放大器(17)输入和输出端之间；所述可编程增益放大器反馈单元(19)与所述第二跨导放大器(17)形成负反馈。
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