一种生物电位记录器制造技术

本申请公开了一种生物电位记录器，包括：斩波放大模块和低通滤波模块；斩波放大模块包括：偏移消除单元、共模消除单元、反馈单元、直流伺服单元、输出放大单元、阻抗提升单元、第一调制单元和第二调制单元；偏移消除单元与共模消除单元、反馈单元、直流伺服单元、第一调制单元和第二调制单元连接；输出放大单元与反馈单元、直流伺服单元、第二调制单元、阻抗提升单元和低通滤波模块连接；第一调制单元与阻抗提升单元连接。通过斩波放大模块的第一调制单元降低输入噪声，直流伺服单元去除电极直流偏移，最后通过低通滤波模块进行滤波，降噪能力强；使用共模消除单元减少共模干扰；能够在对输入信号进行放大的同时，降低噪声的干扰，性能高。性能高。性能高。

【技术实现步骤摘要】
一种生物电位记录器


[0001]本申请涉及电路
，尤其涉及一种生物电位记录器。

技术介绍

[0002]高效能生物电位记录仪在脑机接口(Brain-Machine-Interface，BMI)系统中起着至关重要的作用。目标信号(Targeted Signals)的振幅，如动作电位(Action Potential，AP)、局部场电位(Local Field Potential，LFP)、心电图(Electrocardiograph，ECG)、肌电图(Electromyography，EMG)和脑电图(Electroencephalo-graph，EEG)的振幅通常在几十伏到几毫伏之间，频带分布从通常在几十微伏(μV)到几毫伏(mV)之间。在生物电位记录仪的设计中，功耗性能至关重要。大多数现有的低功耗设计通过降低电流来改善功耗性能，但牺牲了噪声性能。为了优化功率效率因数(Power Efficiency Factor，PEF)，现有方法中提出降低电源电压到sub-V，但会导致更高的总谐波失真(Total Harmonic Distortion，THD)。此外，这些电路易受共模干扰(Common-mode Interference，CMI)，特别是电源线干扰(Power-line InterferencePLI)。在50赫兹时，PLI的振幅可以高达数百毫伏。
[0003]综上所述，需要提供一种降噪能力强、减少共模干扰且性能高的生物电位记录器。

技术实现思路

[0004]为解决以上问题，本申请提出了一种生物电位记录器，包括：斩波放大模块和低通滤波模块；
[0005]所述斩波放大模块与所述低通滤波模块连接，所述斩波放大模块对电位输入信号进行降噪和放大后，发送至低通滤波模块进行滤波后输出；
[0006]所述斩波放大模块包括：偏移消除单元、共模消除单元、反馈单元、直流伺服单元、输出放大单元、阻抗提升单元、第一调制单元和第二调制单元；
[0007]所述偏移消除单元与所述共模消除单元、反馈单元、直流伺服单元、第一调制单元和第二调制单元连接；
[0008]所述输出放大单元与所述反馈单元、直流伺服单元、第二调制单元、阻抗提升单元和低通滤波模块连接；
[0009]所述第一调制单元与所述阻抗提升单元连接。
[0010]优选地，所述偏移消除单元用于减小输入信号的工频干扰，包括：输入级放大器、偏移放大器、第一NMOS管、第一电容和第二电容；
[0011]所述输入级放大器的正输入端与所述第一调制单元的第一输出端连接，负输入端与所述第一调制单元的第二输出端连接，负输出端与所述偏移放大器的负输入端和第一电容的一端连接，正输出端与所述偏移放大器的正输入端和第二电容的一端连接，接地端与所述第一NMOS管的漏端和共模消除单元连接；
[0012]所述偏移放大器的正输出端与所述输入级放大器的第一衬底端连接，负输出端与所述输入级放大器的第二衬底端连接；
[0013]所述第一NMOS管的源端接地，所述第一电容的另一端与所述第二调制单元的输入端连接，所述第二电容的另一端与所述第二调制单元的输入端连接。
[0014]优选地，所述输入级放大器包括：第二NMOS管、第三NMOS管、第一PMOS管、第二PMOS管、第三PMOS管和第三电容；
[0015]所述第一PMOS管的第二衬底端与所述偏移放大器的负输出端和第三电容的一端连接，源端与所述第二PMOS管的源端和第三PMOS管的漏端连接，栅端与所述第二NMOS管的栅端连接，所述第一PMOS管的栅端还与第一调制单元的第一输出端或第二输出端连接，漏端与所述第二NMOS管的漏端和偏移放大器的负输入端连接；
[0016]所述第二PMOS管的第一衬底端与所述偏移放大器的正输出端和第三电容的另一端连接，漏端与所述第三NMOS管的漏端和偏移放大器的正输入端连接，栅端与所述第三NMOS管的栅端连接，所述第二PMOS管的栅端还与第一调制单元的第二输出端或第一输出端连接；
[0017]所述第三PMOS管的源端接电源电压，栅端输入偏置电压；
[0018]所述第三NMOS管的源端与第二NMOS管的源端连接，所述第三NMOS管的源端还与第一NMOS管的漏端连接。
[0019]优选地，所述偏移放大器包括：第四PMOS管、第五PMOS管、第六PMOS管、第七PMOS管、第八PMOS管、第九PMOS管、第十PMOS管、第四NMOS管、第五NMOS管、第六NMOS管、第七NMOS管、第八NMOS管、第九NMOS管、第十NMOS管、第一伪电阻、第二伪电阻、第四电容和第五电容；
[0020]所述第四PMOS管的栅端输入偏置电压，源端与所述第五PMOS管的源端、第六PMOS管的源端、第七PMOS管的源端和第八PMOS管的源端连接，漏端与所述第九PMOS管的源端和第十PMOS管的源端连接；
[0021]所述第五PMOS管的栅端与所述第六PMOS管的栅端、第六PMOS管的漏端和第四NMOS管的漏端连接，漏端与所述第六NMOS管的漏端、第五电容的一端和第二伪电阻的一端连接；
[0022]所述第八PMOS管的栅端与所述第七PMOS管的漏端、第七PMOS管的栅端和第五NMOS管的漏端连接，漏端与所述第八NMOS管的漏端、第四电容的一端和第一伪电阻的一端连接；
[0023]所述第四NMOS管的源端与所述第五NMOS管的源端和第七NMOS管的漏端连接，栅端与所述第一PMOS管的漏端和第二NMOS管的漏端连接；
[0024]所述第五NMOS管的栅端与所述第二PMOS管的漏端和第三NMOS管的漏端连接；
[0025]所述第六NMOS管的栅端与所述第八NMOS管的栅端、第九NMOS管的栅端、第九NMOS管的漏端和第九PMOS管的漏端连接；
[0026]所述第七NMOS管的栅端输入偏置电压；
[0027]所述第十NMOS管的栅端与所述第十NMOS管的漏端和第十PMOS管的漏端连接；
[0028]所述第九PMOS管的栅端输入偏置电压；
[0029]所述第十PMOS管的栅端与所述第一伪电阻的另一端、第二伪电阻的另一端、第四电容的另一端和第五电容的另一端连接；
[0030]所述第六NMOS管的源端、第七NMOS管的源端、第八NMOS管的源端、第九NMOS管的源端和第十NMOS管的源端均接地。
[0031]优选地，所述共模消除单元包括：共模放大器、第一电阻和第二电阻；
[0032]所述共模放大器的输出端与所述第一电阻的一端和第二电阻的一端连接，正输入
端输入参考电压，负输入端与所述第一NMOS管的漏端连接；
[0033]所述第一电阻的另一端与所述输入级放大器的正输入端连接，所述第二电阻的另一端与所述输入级放大器的负输入端连接。
[0034]优选地，所述共模放大器包括：第十一NMOS管、第十二NMOS管、第十三NMOS管、第十四NMOS管、第十五NMOS管本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种生物电位记录器，其特征在于，包括：斩波放大模块和低通滤波模块；所述斩波放大模块与所述低通滤波模块连接，所述斩波放大模块对电位输入信号进行降噪和放大后，发送至低通滤波模块进行滤波后输出；所述斩波放大模块包括：偏移消除单元、共模消除单元、反馈单元、直流伺服单元、输出放大单元、阻抗提升单元、第一调制单元和第二调制单元；所述偏移消除单元与所述共模消除单元、反馈单元、直流伺服单元、第一调制单元和第二调制单元连接；所述输出放大单元与所述反馈单元、直流伺服单元、第二调制单元、阻抗提升单元和低通滤波模块连接；所述第一调制单元与所述阻抗提升单元连接。2.根据权利要求1所述的生物电位记录器，其特征在于，所述偏移消除单元用于减小输入信号的工频干扰，包括：输入级放大器、偏移放大器、第一NMOS管、第一电容和第二电容；所述输入级放大器的正输入端与所述第一调制单元的第一输出端连接，负输入端与所述第一调制单元的第二输出端连接，负输出端与所述偏移放大器的负输入端和第一电容的一端连接，正输出端与所述偏移放大器的正输入端和第二电容的一端连接，接地端与所述第一NMOS管的漏端和共模消除单元连接；所述偏移放大器的正输出端与所述输入级放大器的第一衬底端连接，负输出端与所述输入级放大器的第二衬底端连接；所述第一NMOS管的源端接地，所述第一电容的另一端与所述第二调制单元的输入端连接，所述第二电容的另一端与所述第二调制单元的输入端连接。3.根据权利要求2所述的生物电位记录器，其特征在于，所述输入级放大器包括：第二NMOS管、第三NMOS管、第一PMOS管、第二PMOS管、第三PMOS管和第三电容；所述第一PMOS管的第二衬底端与所述偏移放大器的负输出端和第三电容的一端连接，源端与所述第二PMOS管的源端和第三PMOS管的漏端连接，栅端与所述第二NMOS管的栅端连接，所述第一PMOS管的栅端还与第一调制单元的第一输出端或第二输出端连接，漏端与所述第二NMOS管的漏端和偏移放大器的负输入端连接；所述第二PMOS管的第一衬底端与所述偏移放大器的正输出端和第三电容的另一端连接，漏端与所述第三NMOS管的漏端和偏移放大器的正输入端连接，栅端与所述第三NMOS管的栅端连接，所述第二PMOS管的栅端还与第一调制单元的第二输出端或第一输出端连接；所述第三PMOS管的源端接电源电压，栅端输入偏置电压；所述第三NMOS管的源端与第二NMOS管的源端连接，所述第三NMOS管的源端还与第一NMOS管的漏端连接。4.根据权利要求2所述的生物电位记录器，其特征在于，所述偏移放大器包括：第四PMOS管、第五PMOS管、第六PMOS管、第七PMOS管、第八PMOS管、第九PMOS管、第十PMOS管、第四NMOS管、第五NMOS管、第六NMOS管、第七NMOS管、第八NMOS管、第九NMOS管、第十NMOS管、第一伪电阻、第二伪电阻、第四电容和第五电容；所述第四PMOS管的栅端输入偏置电压，源端与所述第五PMOS管的源端、第六PMOS管的源端、第七PMOS管的源端和第八PMOS管的源端连接，漏端与所述第九PMOS管的源端和第十PMOS管的源端连接；
所述第五PMOS管的栅端与所述第六PMOS管的栅端、第六PMOS管的漏端和第四NMOS管的漏端连接，漏端与所述第六NMOS管的漏端、第五电容的一端和第二伪电阻的一端连接；所述第八PMOS管的栅端与所述第七PMOS管的漏端、第七PMOS管的栅端和第五NMOS管的漏端连接，漏端与所述第八NMOS管的漏端、第四电容的一端和第一伪电阻的一端连接；所述第四NMOS管的源端与所述第五NMOS管的源端和第七NMOS管的漏端连接，栅端与所述第一PMOS管的漏端和第二NMOS管的漏端连接；所述第五NMOS管的栅端与所述第二PMOS管的漏端和第三NMOS管的漏端连接；所述第六NMOS管的栅端与所述第八NMOS管的栅端、第九NMOS管的栅端、第九NMOS管的漏端和第九PMOS管的漏端连接；所述第七NMOS管的栅端输入偏置电压；所述第十NMOS管的栅端与所述第十NMOS管的漏端和第十PMOS管的漏端连接；所述第九PMOS管的栅端输入偏置电压；所述第十PMOS管的栅端与所述第一伪电阻的另一端、第二伪电阻的另一端、第四电容的另一端和第五电容的另一端连接；所述第六NMOS管的源端、第七NMOS管的源端、第八NMOS管的源端、第九NMOS管的源端和第十NMOS管的源端均接地。5.根据权利要求3所述的生物电位记录器，其特征在于，所述共模消除单元包括：共模放大器、第一电阻和第二电阻；所述共模放大器的输出端与所述第一电阻的一端和第二电阻的一端连接，正输入端输入参考电压，负输入端与所述第一NMOS管的漏端连接；所述第一电阻的另一端与所述输入级放大器的正输入端连接，所述第二电阻的另一端与所述输入级放大器的负输入端连接。6.根据权利要求5所述的生物电位记录器，其特征在于，所述共模放大器包括：第十一NMOS管、第十二NMOS管、第十三NMOS管、第十四NMOS管、第十五NMOS管、第十六NMOS管、第十七NMOS管、第十八NMOS管、第十一PMOS管、第十二PMOS管、第十三PMOS管、第十四PMOS管和第十五PMOS管；所述第十一NMOS管的栅端输入参考电压，源端与所述第十二NMOS管的漏端和第十二PMOS管的栅端连接，漏端与所述第十三PMOS管的源端、第十四PMOS管的源端和第十五PMOS管的源端连接；所述第十二NMOS管的栅端与所述第十五NMOS管的栅端和第十六NMOS管的栅端连接，并输入偏置电压；所述第十三NMOS管的漏端与所述第十三PMOS管的漏端、第十三PMOS管的栅端和第十五PMOS管的栅端连接，栅端与所述第十四NMOS管的栅端、第十四NMOS管的漏端、第十五NMOS管的漏端和第十一PMOS管的漏端连接；所述第十六NMOS管的漏端与所述第十七NMOS管的漏端、第十七NMOS管的栅端、第十八NMOS管的栅端和第十二PMOS管的漏端连接；所述第十八NMOS管的漏端与所述第十五PMOS管的漏端、第一电阻的一端和第二电阻的一端连接；所述第十二NMO...

【专利技术属性】
技术研发人员：罗登，张沕琳，王志华，
申请(专利权)人：清华大学，
类型：发明
国别省市：