一种用于生理信号检测的斩波稳定仪表放大器电路制造技术

本实用新型专利技术提供了一种用于生理信号检测的斩波稳定仪表放大器电路，涉及生理信号检测技术领域。该电路中第一斩波调制电路的两个输入端分别连接外部电极的正端和负端；第一斩波调制电路分别连接DDA结构的正、负输入端；DDA结构的两个输出端分别连接第一限流结构和第二限流结构；DDA结构的正输入端与第二限流结构并联后与DSL结构的第一输出端连接；DDA结构的负输入端与第一限流结构并联后与DSL结构的第二输出端连接；第二斩波调制电路的两个输入端分别与DDA结构的正、负输出端连接；正输出端还分别连接DSL结构的第一输入端和CSF结构的第二输入端；第一负输出端还分别连接DSL结构的第二输入端和CSF结构的第一输入端；CSF结构的输出端连接可编程增益放大器。

Chopper stabilized instrument amplifier circuit for physiological signal detection

The utility model provides a chopper stabilized instrument amplifier circuit used for physiological signal detection, relating to the physiological signal detection technical field. Two input the first chopper modulation circuit of the circuit in the end is connected to external electrodes and the negative terminal; the positive and negative input terminals are respectively connected with the DDA structure of the first chopper modulation circuit; the two output ends are respectively connected with the DDA structure of the first limiting structure and second limiting structure; a first output end and a second limiting after the structure of parallel and DSL structure is connected with the positive input DDA structure; DDA structure of the negative input terminal and the first limiting structure is parallel with the structure of DSL second is connected with the output end; two input ends of the second chopper modulation circuit and the DDA structure of positive and negative output end is connected with the positive output end of the first; the input end and CSF structure are respectively connected with the DSL structure of the second input; the first negative output second input and CSF structure are respectively connected with the DSL structure of the first input end; the output CSF structure is connected with the programmable gain Amplifier.

【技术实现步骤摘要】
一种用于生理信号检测的斩波稳定仪表放大器电路
本技术涉及生理信号检测
，尤其涉及一种用于生理信号检测的斩波稳定仪表放大器电路。
技术介绍
当前，在医疗领域中，一般需要采用医疗设备来检测人体生理信号，为疾病的治疗提供数据依据。在人体生理信号检测中，普遍存在人体生理信号微弱，易受肌电信号的干扰，外界设备和环境干扰也会叠加大量噪声等现象。因此，这就需要用于生理信号检测的模拟前端集成电路中的仪表放大器(如图1所示，仪表放大器是模拟前端集成电路的重要组成部分)满足一系列严格的要求：(1)低的输入参考噪声，提高信号噪声比；(2)高的共模抑制比(简称CMRR)可以增强器件的抗干扰能力；(3)高输入阻抗用于减小电极阻抗失配的影响；(4)输入级能够消除由直流电极差异引起的失调电压(简称DEO)；(5)为了提高电池续航能力和减小设备对人体的热损伤也是可穿戴设备的重要考虑，低功耗的设计就显得尤为重要。目前，现有技术中的仪表放大器主要有电流反馈和电容反馈结构。电流反馈是一种流行的处理器架构(IntelArchitecture，简称IA)，电流反馈结构容易实现高共模抑制比和高输入阻抗，当时其DEO抑制范围和功耗很难做到一个很好的折中，为了解决这个问题，一般采用前置的交流耦合高通滤波器，但此结构要求集成大的片上电容(1.2nF)，消耗过多的芯片面积。而且电流反馈结构的功耗不能满足低功耗的要求。电容反馈结构是另一种普遍使用的结构，例如，现有的电容反馈斩波稳定仪表放大器的结构如图2所示，由积分器(Integrator)20构成的直流伺服回路(DCservoloop，简称DSL)21可以实施消除电极失调电压(DEO)和完成高通滤波的作用。斩波调制电路(Chopping)22先于输入电容消除电容失配，提高共模抑制比。正反馈结构的阻抗增加环路23(IBL)可以提高放大器的输入阻抗。但是该DSL结构会饱和放大器24(Amp)的输出，导致IBL的操作受到影响，而且电容匹配遭受工艺误差造成的寄生电容的影响。现有技术的生理信号检测的仪表放大器存在性能参数不够折中，性能未达到较优水平，并且容易受到工艺误差及温度变化的影响。
技术实现思路
本技术的实施例提供一种用于生理信号检测的斩波稳定仪表放大器电路，以解决现有技术的生理信号检测的仪表放大器存在性能参数不够折中，性能未达到较优水平，并且容易受到工艺误差及温度变化的影响的问题。为达到上述目的，本技术采用如下技术方案：一种用于生理信号检测的斩波稳定仪表放大器电路，包括：基于差分差动放大器DDA结构、直流伺服回路DSL结构、斩波波纹滤波器CSF结构、第一斩波调制电路、第二斩波调制电路、第一电容、第一限流结构、第二限流结构、第二电容、第三电容、第四电容以及第五电容；所述第一斩波调制电路的两个输入端分别连接外部电极的正端和负端；所述第一斩波调制电路的两个输出端之间连接所述第一电容，并分别连接所述DDA结构的第一正输入端和第一负输入端；所述DDA结构的第一输出端和第二输出端分别连接所述第一限流结构和第二限流结构；所述DDA结构的第二正输入端与所述第二限流结构并联后分别与第四电容的一端、第五电容的一端以及DSL结构的第一输出端连接；所述DDA结构的第二负输入端与所述第一限流结构并联后分别与第二电容的一端、第三电容的一端以及DSL结构的第二输出端连接；所述第二电容的另一端和所述第四电容的另一端均接地；所述第三电容的另一端和第五电容的另一端分别连接第二斩波调制电路的两个输出端；所述第二斩波调制电路的两个输入端分别与DDA结构的第一正输出端和第一负输出端连接；所述第一正输出端还分别连接DSL结构的第一输入端和CSF结构的第二输入端；所述第一负输出端还分别连接DSL结构的第二输入端和CSF结构的第一输入端；所述CSF结构还设置有第一输出端和第二输出端，用于连接模拟前端集成电路中的可编程增益放大器。进一步的，所述DDA结构包括第一放大器、第二放大器、第三放大器以及第三斩波调制电路；所述第一放大器的正输入端作为所述DDA结构的第一正输入端；所述第一放大器的负输入端作为所述DDA结构的第一负输入端；所述第二放大器的正输入端作为所述DDA结构的第二正输入端；所述第二放大器的负输入端作为所述DDA结构的第二负输入端；所述第一放大器的第一输出端和所述第二放大器的第一输出端连接后作为所述DDA结构的第二输出端，且与所述第三斩波调制电路的一输入端连接；所述第一放大器的第二输出端和所述第二放大器的第二输出端连接后作为所述DDA结构的第一输出端，且与所述第三斩波调制电路的另一输入端连接；所述第三斩波调制电路的两个输出端分别与第三放大器的第一输入端和第二输入端连接；所述第三放大器的负输出端作为所述DDA结构的第一负输出端；所述第三放大器的正输出端作为所述DDA结构的第一正输出端。具体的，所述第一放大器和第二放大器的结构相同；所述第一放大器和第二放大器均包括：第一PMOS管、第二PMOS管、第三PMOS管、第一NMOS管、第二NMOS管、第三NMOS管、第四NMOS管；所述第三PMOS管的源极加载一供应电压Vdd，第三PMOS管的栅极加载一偏置电压Vbias，第三PMOS管的漏极与第一PMOS管的源极、第二PMOS管的源极两两连接；所述第一PMOS管的栅极与第一NMOS管的栅极连接，作为第一放大器和第二放大器的负输入端；所述第一PMOS管的漏极与第一NMOS管的漏极连接，并与第三NMOS管的栅极连接，作为第一放大器的第一输出端和第二放大器的第一输出端；所述第一NMOS管的源极、第二NMOS管的源极、第三NMOS管的漏极和第四NMOS管的漏极两两连接；所述第三NMOS管的源极与所述第四NMOS管的源极连接，并接地；所述第二PMOS管的栅极与第二NMOS管的栅极连接，作为第一放大器和第二放大器的正输入端；所述第二PMOS管的漏极与第二NMOS管的漏极连接，并与第四NMOS管的栅极连接，作为第一放大器的第二输出端和第二放大器的第二输出端。具体的，所述第三放大器包括：第四PMOS管、第五PMOS管、第六PMOS管、第一电阻、第二电阻、第六电容、第七电容、第五NMOS管、第六NMOS管；所述第四PMOS管的源极加载一供应电压Vdd，第四PMOS管的栅极加载一偏置电压Vbias，第四PMOS管的漏极与第五PMOS管的源极、第六PMOS管的源极两两连接；所述第五PMOS管的栅极作为所述第三放大器的第一输入端；所述第一电阻的一端和第六电容的一端连接；所述第五PMOS管的栅极与所述第一电阻的另一端连接；所述第五PMOS管的漏极与所述第六电容的另一端连接后，与第五NMOS管的漏极连接，并作为第三放大器的负输出端；所述第五NMOS管的栅极与第六NMOS管的栅极连接，并同时加载一共模电压Vcm；所述第五NMOS管的源极与第六NMOS管的源极连接，并同时接地；所述第六PMOS管的栅极作为所述第三放大器的第二输入端；所述第二电阻的一端和第七电容的一端连接；所述第六PMOS管的栅极与所述第二电阻的另一端连接；所述第六PMOS管的漏极与所述第七电容的另一端连接后，与第六NMOS管的漏极连接，并作为第三放大器的正输出端。或者，所述第三放大器包括：本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用于生理信号检测的斩波稳定仪表放大器电路，其特征在于，包括：基于差分差动放大器DDA结构、直流伺服回路DSL结构、斩波波纹滤波器CSF结构、第一斩波调制电路、第二斩波调制电路、第一电容、第一限流结构、第二限流结构、第二电容、第三电容、第四电容以及第五电容；所述第一斩波调制电路的两个输入端分别连接外部电极的正端和负端；所述第一斩波调制电路的两个输出端之间连接所述第一电容，并分别连接所述DDA结构的第一正输入端和第一负输入端；所述DDA结构的第一输出端和第二输出端分别连接所述第一限流结构和第二限流结构；所述DDA结构的第二正输入端与所述第二限流结构并联后分别与第四电容的一端、第五电容的一端以及DSL结构的第一输出端连接；所述DDA结构的第二负输入端与所述第一限流结构并联后分别与第二电容的一端、第三电容的一端以及DSL结构的第二输出端连接；所述第二电容的另一端和所述第四电容的另一端均接地；所述第三电容的另一端和第五电容的另一端分别连接第二斩波调制电路的两个输出端；所述第二斩波调制电路的两个输入端分别与DDA结构的第一正输出端和第一负输出端连接；所述第一正输出端还分别连接DSL结构的第一输入端和CSF结构的第二输入端；所述第一负输出端还分别连接DSL结构的第二输入端和CSF结构的第一输入端；所述CSF结构还设置有第一输出端和第二输出端，用于连接模拟前端集成电路中的可编程增益放大器。...

【技术特征摘要】
1.一种用于生理信号检测的斩波稳定仪表放大器电路，其特征在于，包括：基于差分差动放大器DDA结构、直流伺服回路DSL结构、斩波波纹滤波器CSF结构、第一斩波调制电路、第二斩波调制电路、第一电容、第一限流结构、第二限流结构、第二电容、第三电容、第四电容以及第五电容；所述第一斩波调制电路的两个输入端分别连接外部电极的正端和负端；所述第一斩波调制电路的两个输出端之间连接所述第一电容，并分别连接所述DDA结构的第一正输入端和第一负输入端；所述DDA结构的第一输出端和第二输出端分别连接所述第一限流结构和第二限流结构；所述DDA结构的第二正输入端与所述第二限流结构并联后分别与第四电容的一端、第五电容的一端以及DSL结构的第一输出端连接；所述DDA结构的第二负输入端与所述第一限流结构并联后分别与第二电容的一端、第三电容的一端以及DSL结构的第二输出端连接；所述第二电容的另一端和所述第四电容的另一端均接地；所述第三电容的另一端和第五电容的另一端分别连接第二斩波调制电路的两个输出端；所述第二斩波调制电路的两个输入端分别与DDA结构的第一正输出端和第一负输出端连接；所述第一正输出端还分别连接DSL结构的第一输入端和CSF结构的第二输入端；所述第一负输出端还分别连接DSL结构的第二输入端和CSF结构的第一输入端；所述CSF结构还设置有第一输出端和第二输出端，用于连接模拟前端集成电路中的可编程增益放大器。2.根据权利要求1所述的用于生理信号检测的斩波稳定仪表放大器电路，其特征在于，所述DDA结构包括第一放大器、第二放大器、第三放大器以及第三斩波调制电路；所述第一放大器的正输入端作为所述DDA结构的第一正输入端；所述第一放大器的负输入端作为所述DDA结构的第一负输入端；所述第二放大器的正输入端作为所述DDA结构的第二正输入端；所述第二放大器的负输入端作为所述DDA结构的第二负输入端；所述第一放大器的第一输出端和所述第二放大器的第一输出端连接后作为所述DDA结构的第二输出端，且与所述第三斩波调制电路的一输入端连接；所述第一放大器的第二输出端和所述第二放大器的第二输出端连接后作为所述DDA结构的第一输出端，且与所述第三斩波调制电路的另一输入端连接；所述第三斩波调制电路的两个输出端分别与第三放大器的第一输入端和第二输入端连接；所述第三放大器的负输出端作为所述DDA结构的第一负输出端；所述第三放大器的正输出端作为所述DDA结构的第一正输出端。3.根据权利要求2所述的用于生理信号检测的斩波稳定仪表放大器电路，其特征在于，所述第一放大器和第二放大器的结构相同；所述第一放大器和第二放大器均包括：第一PMOS管、第二PMOS管、第三PMOS管、第一NMOS管、第二NMOS管、第三NMOS管、第四NMOS管；所述第三PMOS管的源极加载一供应电压Vdd，第三PMOS管的栅极加载一偏置电压Vbias，第三PMOS管的漏极与第一PMOS管的源极、第二PMOS管的源极两两连接；所述第一PMOS管的栅极与第一NMOS管的栅极连接，作为第一放大器和第二放大器的负输入端；所述第一PMOS管的漏极与第一NMOS管的漏极连接，并与第三NMOS管的栅极连接，作为第一放大器的第一输出端和第二放大器的第一输出端；所述第一NMOS管的源极、第二NMOS管的源极、第三NMOS管的漏极和第四NMOS管的漏极两两连接；所述第三NMOS管的源极与所述第四NMOS管的源极连接，并接地；所述第二PMOS管的栅极与第二NMOS管的栅极连接，作为第一放大器和第二放大器的正输入端；所述第二PMOS管的漏极与第二NMOS管的漏极连接，并与第四NMOS管的栅极连接，作为第一放大器的第二输出端和第二放大器的第二输出端。4.根据权利要求3所述的用于生理信号检测的斩波稳定仪表放大器电路，其特征在于，所述第三放大器包括：第四PMOS管、第五PMOS管、第六PMOS管、第一电阻、第二电阻、第六电容、第七电容、第五NMOS管、第六NMOS管；所述第四PMOS管的源极加载一供应电压Vdd，第四PMOS管的栅极加载一偏置电压Vbias，第四PMOS管的漏极与第五PMOS管的源极、第六PMOS管的源极两两连接；所述第五PMOS管的栅极作为所述第三放大器的第一输入端；所述第一电阻的一端和第六电容的一端连接；所述第五PMOS管的栅极与所述第一电阻的另一端连接；所述第五PMOS管的漏极与所述第六电容的另一端连接后，与第五NMOS管的漏极连接，并作为第三放大器的负输出端；所述第五NMOS管的栅极与第六NMOS管的栅极连接，并同时加载一共模电压Vcm；所述第五NMOS管的源极与第六NMOS管的源极连接，并同时接地；所述第六PMOS管的栅极作为所述第三放大器的第二输入端；所述第二电阻的一端和第七电容的一端连接；所述第六PMOS管的栅极与所述第二电阻的另一端连接；所述第六PMOS管的漏极与所述第七电容的另一端连接后，与第六NMOS管的漏极连接，并作为第三放大器的正输出端。5.根据权利要求3所述的用于生理信号检测的斩波稳定仪表放大器电路，其特征在于，所述第三放大器包括：第七PMOS管、第八PMOS管、第九PMOS管、第十PMOS管、第十一PMOS管、第十二PMOS管、第七NMOS管、第八NMOS管、第九NMOS管以及第十NMOS管；所述第七PMOS管的源极和第八PM...

【专利技术属性】
技术研发人员：张浩，李烨，
申请(专利权)人：中国科学院深圳先进技术研究院，
类型：新型
国别省市：广东,44