应用于生物电势采集系统的电路技术方案

本申请提供一种应用于生物电势采集系统的电路，其中，该电路包括有源电流源和放大器。在该电路的操作中，该有源电流源被配置为提供电流给该电路的两个输入端，其中，该电路的两个输入端耦接于该生物电势采集系统的两个输入电极，以及，该放大器被配置为接收来自该两个输入电极的输入信号，以产生输出信号。

Circuit applied to bioelectrical potential acquisition system

【技术实现步骤摘要】
应用于生物电势采集系统的电路
本申请涉及生物传感
，以及更特别地，涉及一种应用于生物电势采集系统的电路。
技术介绍
常见的医疗设备通常使用大的干电极或湿电极来测量生理(physiological)信号，例如心电图(electrocardiography，ECG)信号。医疗设备通常具有三个电极，其中两个电极分别连接到左侧身体(leftbody)和右侧身体(rightbody)，以获得生物电势信号(biopotentialsignal)，而另一个电极用作右腿驱动(right-leg-drive，RLD)电极，以减少电力线(powerline)共模干扰(例如，60Hz干扰)。近来，诸如便携式/可穿戴医疗设备之类的个人生物传感器(biosensor)因随时提供生理信息以供用户参考而变得流行。考虑到这些便携式医疗设备的使用和设计，较小的干电极更合适，以及右腿驱动(RLD)电极被移除。然而，较小的干电极意味着较差的电极阻抗，以及，移除右腿驱动(RLD)电极将导致严重的电力线共模干扰。为了解决双电极(two-electrode)便携式医疗设备的较差电极阻抗的问题，两个偏置电阻器被使用，以向电路的输入端提供偏置电压，该电路接收来自两个电极的生物电势信号，以及偏置电阻的电阻值被设计得较大，以改善生物电势信号的信号品质。然而，具有大电阻值的偏置电阻器将导致大的共模电压摆幅，即电力线共模干扰将变得更加严重。因此，信号品质和电力线共模干扰之间的权衡成为设计者需考虑的问题。另外，由于电极不可能完全相同，因此，两个电极的电极失配(mismatch)将共模电压转换为差模电压，以及，被测量的生物电势信号将受到由电极失配造成的此差模电压的影响。
技术实现思路
因此，本专利技术的目的之一是提供一种应用于生物电势采集系统的电路，该电路能够有效地改善信号品质并降低电力线共模干扰，以解决上述问题。根据本专利技术的一实施例，提供了一种应用于生物电势采集系统的电路，其中，该电路包括有源电流源和放大器。在电路的操作中，有源电流源被配置为向电路的两个输入端提供电流，其中，电路的两个输入端耦接至生物电势采集系统的两个输入电极，以及，放大器被配置为从两个输入端接收输入信号以产生输出信号。根据本专利技术的一实施例，提供了一种应用于生物电势采集系统的电路，其中，该电路包括放大器和电极失配补偿电路。在电路的操作中，放大器被配置为从生物电势采集系统的两个输入电极接收输入信号以产生输出信号，以及，电极失配补偿电路被配置为根据输出信号的电力线频率分量调整输出信号以产生调整后的输出信号。在下面的详细描述中，为了说明的目的，阐述了许多具体细节，以便所属
中具有通常知识者能够更透彻地理解本专利技术实施例。然而，显而易见的是，可以在没有这些具体细节的情况下实施一个或多个实施例，不同的实施例或不同实施例中披露的不同特征可根据需求相结合，而并不应当仅限于附图所列举的实施例。附图说明通过阅读后续的详细描述以及参考附图所给的示例，可以更全面地理解本专利技术，其中：图1是根据本专利技术一实施例示出的一种生物电势采集系统的示意图。图2是根据本专利技术的第一实施例示出的一种电流源的示意图。图3是根据本专利技术的第二实施例示出的一种电流源的示意图。图4是根据本专利技术的第三实施例示出的一种电流源的示意图。图5是根据本专利技术一实施例示出的一种反馈电路的示意图。图6是根据本专利技术一实施例示出的电极失配检测电路的示意图。图7是根据本专利技术另一实施例示出的电极失配检测电路的示意图。图8是根据本专利技术一实施例示出的电极失配补偿电路的示意图。图9是根据本专利技术另一实施例示出的电极失配补偿电路的示意图。在下面的详细描述中，为了说明的目的，阐述了许多具体细节，以便本领域技术人员能够更透彻地理解本专利技术实施例。然而，显而易见的是，可以在没有这些具体细节的情况下实施一个或多个实施例，不同的实施例可根据需求相结合，而并不应当仅限于附图所列举的实施例。具体实施方式以下描述为本专利技术实施的较佳实施例，其仅用来例举阐释本专利技术的技术特征，而并非用来限制本专利技术的范畴。在通篇说明书及权利要求书当中使用了某些词汇来指称特定的元件，所属领域技术人员应当理解，制造商可能会使用不同的名称来称呼同样的元件。因此，本说明书及权利要求书并不以名称的差异作为区别元件的方式，而是以元件在功能上的差异作为区别的基准。本专利技术中使用的术语“元件”、“系统”和“装置”可以是与计算机相关的实体，其中，该计算机可以是硬件、软件、或硬件和软件的结合。在以下描述和权利要求书当中所提及的术语“包含”和“包括”为开放式用语，故应解释成“包含，但不限定于…”的意思。此外，术语“耦接”意指间接或直接的电气连接。因此，若文中描述一个装置耦接于另一装置，则代表该装置可直接电气连接于该另一装置，或者透过其它装置或连接手段间接地电气连接至该另一装置。文中所用术语“基本”或“大致”是指在可接受的范围内，本领域技术人员能够解决所要解决的技术问题，基本达到所要达到的技术效果。举例而言，“大致等于”是指在不影响结果正确性时，技术人员能够接受的与“完全等于”有一定误差的方式。图1是根据本专利技术一实施例示出的生物电势采集系统100的示意图。如图1所示，生物电势采集系统100是仅具有两个电极102和104的双电极生物电势采集系统，以及，电极102和104用于连接到右侧身体(例如右手)和左侧身体(例如左手)，以获取人体的生物电势信号，并且，生物电势采集系统100能够处理和分析生物电势信号，以确定生理信号，诸如心电图(ECG)信号，以及，能够在生物电势采集系统100的屏幕上显示生理特征。在该实施例中，生物电势采集系统100能够内置在任何便携式电子设备或可穿戴电子设备中。由于生物电势采集系统100仅具有两个电极102和104，而没有使用右腿驱动(RLD)电极来衰减电力线共模干扰(如60Hz干扰)，因此，用于处理从电极102和104接收到的生物电势信号的电路110会遭受严重的电力线共模干扰。为了获得具有较高质量的信号并减小电力线共模干扰的影响，生物电势采集系统100内的电路110被设计为具有高差分输入阻抗(highdifferentialinputimpedance)和低共模输入阻抗(lowcommonmodeinputimpedance)，以实现期望的效果。具体地，电路110具有两个输入端N1和N2，以及，电路110包括有源电流源(activecurrentsource)112、放大器114、反馈电路116、电极失配补偿电路(electrodemismatchcompensationcircuit)118和电极失配检测电路(electrodemismatchdetectioncircuit)119。在电路110的操作中，两个输入端N1和N2分别连接到电极102和104，并从电极102和104接收输入信号(即，生物电势信号)Vip和Vin。有源电流源112用于提供电流至输本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种应用于生物电势采集系统的电路，包括：/n有源电流源，用于向该电路的两个输入端提供电流，其中，该电路的两个输入端耦接至该生物电势采集系统的两个输入电极；以及，/n放大器，用于接收来自该两个输入端的输入信号，以产生输出信号。/n

【技术特征摘要】
20181123 US 62/770,868;20191112 US 16/681,7371.一种应用于生物电势采集系统的电路，包括：
有源电流源，用于向该电路的两个输入端提供电流，其中，该电路的两个输入端耦接至该生物电势采集系统的两个输入电极；以及，
放大器，用于接收来自该两个输入端的输入信号，以产生输出信号。


2.根据权利要求1所述的电路，其特征在于，该电路还包括：
反馈电路，用于根据该输出信号产生控制信号，以控制该有源电流源。


3.根据权利要求2所述的电路，其特征在于，该输出信号是差分輸出信号，以及，该反馈电路接收该差分輸出信号的共模信号，以产生该控制信号，进而以控制该有源电流源。


4.根据权利要求2所述的电路，其特征在于，该反馈电路是跨导放大器。


5.根据权利要求4所述的电路，其特征在于，该跨导放大器包括受该共模信号的振幅控制的自适应电流源，以减小电流源噪声。


6.根据权利要求1所述的电路，其特征在于，该电路还包括：
电极失配补偿电路，耦接至该放大器，用于根据该输出信号的电力线频率分量调整输出信号以产生调整后的输出信号。


7.根据权利要求6所述的电路，其特征在于，该电路还包括：
电极失配检测电路，用于检测该调整后的输出信号的电力线频率分量，...

【专利技术属性】
技术研发人员：陈志鑫，
申请(专利权)人：联发科技股份有限公司，
类型：发明
国别省市：中国台湾;71