专利名称：生物电检测电路的制作方法
技术领域：
本发明涉及生物电检测领域，尤其是应用在医疗仪器上的生物电测量技术。
背景技术：
生物电的检测在医学研究和临床诊断上具有重要的应用价值。但由于生物电信号微弱，又常常存在许许多多的严重干扰信号，许多人仍然在进行生物电信号的检测方法和电路的研究。刘松等人提出了一种监护仪用心电放大器(医疗卫生装备.1995年第2期，3～6)，A.C.MettingVan Riji等(High-quality recording of bio-electric events.Med.&Bio.Eng.&Comput.，1990，28389-397、D.W.McRobbie等(Rapid recovery physiological preamplifier withoutAC coupling capacitor.Med.&Bio.Eng.&Comput.，1990，28198-200等(I.A.Dotsinsky，et al.，Multi-channel DC amplifier for a microprocessor electrocardiograph.Med.&Bio.Eng.&Comput.，1991，29324-329)也提出了多种生物电信号检测放大器或电路的设计。李刚等提出了多种生物电放大器(一种低噪声前置放大器的设计，中国医疗器械杂志，第13卷第1期，198918-19；12导D/AC反馈型心电信号放大器的研究，仪器仪表学报，第21卷第5期，pp124-126，2000年10月；高性能多通道生物电放大器，天津大学学报，第33卷第5期，2000年9月；高共模抑制比前置放大器，中国专利，申请号02129065.2)。
上述各种形式的生物电放大器在不同程度上存在结构复杂、工艺性差和性能尚不够理想等问题。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是，克服上述现有技术的不足，提供一种基于∑-Δ型模数转换器的生物电检测电路，电路简单、动态范围大、输入阻抗高、不需调试、工艺性好、性能优异。
为了解决上述技术问题是，本发明的生物电检测电路包括通过导线依次连接的用于采集生物电信号的电极、具有过压保护和简单滤波功能的输入保护电路、具有共模驱动的并联差动放大器、∑-Δ型模数转换器和存有数字频谱补偿程序的微处理器CPU，所述电极与所述并联差动放大器之间连接有右腿驱动电路；所述∑-Δ型模数转换器用于把模拟的生物电信号转换成高分辨率的数字信号。
所述右腿驱动电路由运算放大器A4、电阻R5、R6以及电容C3构成，用于将所述并联差动放大器的共模信号反相驱动公共电极，以进一步抑制共模信号。
所述并联差动放大器由运算放大器A1和A2构成，两个相同阻值的电阻R1和R2以及运算放大器A3构成共模信号提取驱动电路，共模信号提取驱动电路的输出信号输出至所述右腿驱动电路。在所述并联差动放大器与所述∑-Δ型模数转换器之间连接有高通滤波器，高通滤波器由电容C1和C2、电阻R3和R4组成，用于抑制极化电压和基线漂移的干扰；所述并联差动放大器中共模信号提取驱动电路的输出信号输出至所述高通滤波器的电阻R3、R4的公共端。
与现有技术相比，本发明具有以下有益效果(一)本发明结构极为简单、不需调试、性能优异和工艺性极好；(二)由于并联差动放大器在差动输出时理论上具有无穷大的共模抑制比，实际电路也具有很高的共模抑制比，而采用具有差动输入的∑-Δ型模数转换器也具有很高的共模抑制比，这样两者构成完美的配合；(三)在并联差动放大器与∑-Δ型模数转换器之间加上高通滤波器，抑制了极化电压和基线漂移等直流和超低频干扰；(四)由电阻R1和R2以及运算放大器A3构成共模信号提取驱动电路，可以在电路匹配精度很差，甚至它们的容值或阻值相差几倍的情况下都能够保证很高的共模抑制比，降低了电路对元器件的要求和简化了工艺。
图1为本发明生物电检测电路原理图；附图标记1为电极 2为导联线 3为输入保护电路4为并联差动放大器5为∑-Δ型模数转换器 6为微处理器CPU 7为右腿驱动电路具体实施方式
下面结合附图对本发明作详细说明。
本发明生物电检测电路的实施例一如图1所示，生物电检测电路包括电极1、导联线2、输入保护电路3、具有共模驱动的并联差动放大器4、∑-Δ型模数转换器5、微处理器6和右腿驱动电路7，上述组成部件通过导线依次连接。其中电极1的用于采集生物电信号，输入保护电路3具有过压保护和简单滤波功能，具有共模驱动的并联差动放大器由运算放大器A1和A2构成并联差动放大器，有两个相同阻值的电阻R1和R2以及运算放大器A3构成共模信号提取驱动电路，取出共模信号对差动高通滤波器(分别由C1和R3、C2和R4)的公共端进行驱动，可以有效地避免由于C1和R3对C2和R4之间难以避免的不对称所造成的共模变差模而引入的干扰。∑-Δ型模数转换器用于把模拟的生物电信号转换成高分辨率的数字信号，微处理器(CPU)存有数字频谱补偿程序，用于对∑-Δ型模数转换器输出的数字信号进行频率补偿，以消除∑-Δ型模数转换器本身在通带内的不平坦。由运算放大器A4、R5和R6以及C3构成的右腿驱动电路，将共模信号反相驱动公共电极，可以进一步抑制共模信号。本发明的∑-Δ型模数转换器和微处理器集成在一枚芯片上。
由于并联差动放大器在差动输出时理论上具有无穷大的共模抑制比，实际电路也具有很高的共模抑制比，而采用具有差动输入的∑-Δ型模数转换器也具有很高的共模抑制比，这样两者构成完美的配合。为了抑制极化电压和基线漂移等直流和超低频干扰，在并联差动放大器与∑-Δ型模数转换器之间加上由C1和R3、C2和R4构成的高通滤波器，通常情况下要求它们应该具有极高的匹配精度，才能保证电路的共模抑制比性能，而电阻R1和R2以及运算放大器A3构成共模信号提取驱动电路可以在它们匹配精度很差，甚至它们的容值或阻值相差几倍的情况下都能够保证很高的共模抑制比，降低了电路对元器件的要求和简化了工艺。
权利要求
1.一种生物电检测电路，其特征在于，它包括通过导线依次连接的用于采集生物电信号的电极、具有过压保护和简单滤波功能的输入保护电路、具有共模驱动的并联差动放大器、∑-Δ型模数转换器和微处理器CPU，所述电极与所述并联差动放大器之间连接有右腿驱动电路；所述∑-Δ型模数转换器用于把模拟的生物电信号转换成高分辨率的数字信号。
2.根据权利要求1所述的一种生物电检测电路，其特征在于，所述右腿驱动电路由运算放大器A4、电阻R5、R6以及电容C3构成，用于将所述并联差动放大器的共模信号反相驱动公共电极，以进一步抑制共模信号。
3.根据权利要求1所述的一种生物电检测电路，其特征在于，所述并联差动放大器由运算放大器A1和A2构成，两个相同阻值的电阻R1和R2以及运算放大器A3构成共模信号提取驱动电路，共模信号提取驱动电路的输出信号输出至所述右腿驱动电路。
4.根据权利要求2所述的一种生物电检测电路，其特征在于，在所述并联差动放大器与所述∑-Δ型模数转换器之间连接有高通滤波器，高通滤波器由电容C1和C2、电阻R3和R4组成，用于抑制极化电压和基线漂移的干扰；所述并联差动放大器中共模信号提取驱动电路的输出信号输出至所述高通滤波器的电阻R3、R4的公共端。
全文摘要
本发明公开了一种生物电检测电路及其检测方法，属于生物电检测领域，尤其是应用在医疗仪器上的生物电测量技术。生物电检测电路包括通过导线依次连接的用于采集生物电信号的电极、具有过压保护和简单滤波功能的输入保护电路、具有共模驱动的并联差动放大器、右腿驱动电路、∑－Δ型模数转换器和微处理器(CPU)。本发明的生物电检测电路同时利用具有共模驱动的并联差动放大器的高共模抑制比与∑－Δ型模数转换器的高共模抑制比和高分辨率高质量检测生物电，结构简单、不需调试、性能优异。
文档编号A61B5/04GK1608585SQ200410072789
公开日2005年4月27日 申请日期2004年11月18日 优先权日2004年11月18日
发明者林凌, 李刚 申请人:天津大学