光体积变化描记图法前端接收机制造技术

本公开涉及光体积变化描记图法前端接收机。该接收机能够消除环境光电流造成的估测误差。接收机包含电流至电压转换电路、积分电路、切换电路和模拟至数字转换电路。电流至电压转换电路将输入电流转换为差分电压信号。积分电路接收差分电压信号并据以输出模拟输出电压。切换电路耦接于电流至电压转换电路与积分电路之间，在第一持续时间将差分电压信号转发至积分电路，并在第二持续时间将差分电压信号的反相转发至积分电路，在第一持续时间可控光源被开启，在第二持续时间可控光源被关闭，第二持续时间跟随第一持续时间或第二持续时间由第一持续时间跟随。模拟至数字转换电路在第二持续时间后依据模拟输出电压产生数字信号以供分析。供分析。供分析。

【技术实现步骤摘要】
光体积变化描记图法前端接收机


[0001]本专利技术是关于前端接收机，尤其是关于光体积变化描记图法前端接收机。

技术介绍

[0002]光体积变化描记图法(Photoplethysmography；PPG)技术可藉由可控光源(例如：发光二极管)照射皮肤以及测量光吸收的变化量来实现多种应用(例如：心律与血氧的测量)。然而，环境中通常有其它光源(例如：太阳光、室内灯光)，这些环境光源的影响须被消除以确保前述测量的正确性。一般PPG技术的前端接收机包含光检测器(photo detector；PD)与跨阻放大器(transimpedance amplifier；TIA)，光检测器用来检测光能量以产生电流，跨阻放大器用来将该电流转换为电压以供后续处理及分析。某些目前的PPG前端接收机宣称可消除环境光源所导致的环境电流(ambient current)，但未考量该环境电流的估测中的误差可能导致的影响(例如：误差导致该PPG前端接收机的积分器的积分饱和(integral windup))。上述估测误差的成因可能是快速的环境光源强度变化。

技术实现思路

[0003]本揭露的目的之一在于提供一种光体积变化描记图法(Photoplethysmography；PPG)前端接收机，以消除环境光电流的估测误差。
[0004]本揭露的PPG前端接收机的一个实施例包含电流至电压转换电路、积分电路、切换电路以及模拟至数字转换电路。该电流至电压转换电路用来将输入电流转换为差分电压信号，该电流至电压转换电路包含正输出端与负输出端，该正输出端用来输出该差分电压信号的正端信号，该负输出端用来输出该差分电压信号的负端信号，该正端信号与该负端信号为互补信号。该积分电路包含正输入端与负输入端，并用来在第一持续时间中接收该差分电压信号以及在第二持续时间中接收该差分电压信号的反相，然后据以输出模拟输出电压，其中在该第一持续时间中可控光源被开启，在该第二持续时间中该可控光源被关闭。该切换电路耦接于该电流至电压转换电路与该积分电路之间，用来在该第一持续时间中将该正端信号与该负端信号分别地转发至该正输入端与该负输入端，以及在该第二持续时间中将该正端信号与该负端信号分别地转发至该负输入端与该正输入端，其中该第二持续时间晚于或早于该第一持续时问。该模拟至数字转换电路耦接该积分电路，用来于在后持续时间中依据该模拟输出电压产生数字信号以供分析，该在后持续时间晚于该第二持续时间与该第一持续时间的每一个。
[0005]有关本专利技术的特征、实作与功效，兹配合图式作较佳实施例详细说明如下。
附图说明
[0006]图1显示本揭露的光体积变化描记图法(PPG)前端接收机的一个实施例；
[0007]图2显示图1的电流至电压转换电路的一个实施例；
[0008]图3显示图2的环境光估测电路的一个实施例；
[0009]图4显示图1的积分电路的一个实施例；
[0010]图5显示图1的切换电路的一个实施例；
[0011]图6显示图1的输入电流I
IN
的一个范例；
[0012]图7显示本揭露的PPG前端接收机的另一个实施例；以及
[0013]图8显示本揭露的PPG前端接收机的又一个实施例。
具体实施方式
[0014]本揭露提出一种光体积变化描记图法(Photoplethysmography；PPG)前端接收机，能够消除环境光电流造成的估测误差。
[0015]图1显示本揭露的PPG前端接收机的一个实施例。图1的PPG前端接收机100包含电流至电压转换电路110、积分电路120、切换电路130以及模拟至数字转换电路140。
[0016]请参阅图1。电流至电压转换电路110用来将输入电流I
IN
转换为差分电压信号(V
+
、V
‑
)。电流至电压转换电路110包含正输出端OUT
+
与负输出端OUT
‑
，该正输出端OUT
+
用来输出该差分电压信号的正端信号V
+
，该负输出端OUT
‑
用来输出该差分电压信号的负端信号V
‑
。该正端信号V
+
与该负端信号V
‑
为互补信号(complementary signals)。
[0017]图2显示图1的电流至电压转换电路110的一个实施例，包含跨阻放大器(transimpedance amplifier；TIA)210与环境光估测电路220。跨阻放大器210用来依据该输入电流I
IN
产生该差分电压信号。环境光估测电路220用来依据该差分电压信号产生校正电流I
CAL
，其中该校正电流I
CAL
约等于光电流I
PH
减去该输入电流I
IN
，或说I
IN
≈I
PH
‑
I
CAL
；举例而言，环境光估测电路220藉由汲取(sink)电流及/或供给(source)电流的方式来决定该校正电流I
CAL
。PPG前端接收器100可进一步包含光检测器102如图2所示，用来检测光能量(optical energy)以产生该光电流I
PH
。视实施需求，光检测器102的实施可独立于PPG前端接收器100之外。
[0018]图3显示图2的环境光估测电路220的一个实施例，包含电压检测器310、环境光电流估测电路320与可调电流源330。电压检测器310用来依据该差分电压信号(V
+
、V
‑
)产生检测信号S
DET
，其相依于(例如：正比于)该差分电压信号的正端信号V
+
与负端信号V
‑
的差。环境光电流估测电路320用来依据该检测信号S
DET
产生估测信号S
EST
，以控制可调电流源330。可调电流源330用来依据该估测信号S
EST
产生该校正电流I
CAL
。值得注意的是，电压检测器310、环境光电流估测电路320与可调电流源330的每一个可藉由已知/自行开发的技术来实现；视实施需求，电压检测器310与环境光电流估测电路320可整合为单一电路。
[0019]请参阅图1。积分电路120包含正输入端IN
+
与负输入端IN
‑
，该正输入端IN
+
与该负输入端IN
‑
分别用来在第一持续时间T1中接收该正端信号V
+
与该负端信号V
‑
，以及分别用来在第二持续时间T2中接收该负端信号V
‑
与该正端信号V
+
，然后积分电路120再依据其所接收到的信号输出模拟输出电压V
o+
、V
o...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种光体积变化描记图法PPG前端接收机，包含：电流至电压转换电路，用来将输入电流转换为差分电压信号，该电流至电压转换电路包含正输出端与负输出端，该正输出端用来输出该差分电压信号的正端信号，该负输出端用来输出该差分电压信号的负端信号，该正端信号与该负端信号为互补信号；积分电路，用来在第一持续时间中接收该差分电压信号以及在第二持续时间中接收该差分电压信号的反相，再据以输出模拟输出电压，该积分电路包含正输入端与负输入端；切换电路，耦接于该电流至电压转换电路与该积分电路之间，用来在该第一持续时间中将该正端信号与该负端信号分别地转发至该正输入端与该负输入端，以及在该第二持续时间中将该正端信号与该负端信号分别地转发至该负输入端与该正输入端，其中该第二持续时间晚于或早于该第一持续时间；以及模拟至数字转换电路，耦接该积分电路，用来于在后持续时间中依据该模拟输出电压产生数字信号，该在后持续时间晚于该第二持续时间与该第一持续时间的每一个。2.如权利要求1所述的PPG前端接收机，其中该电流至电压转换电路包含：跨阻放大器，用来依据该输入电流产生该差分电压信号；以及环境光估测电路，用来依据该差分电压信号产生校正电流，该校正电流等于光电流减去该输入电流。3.如权利要求2所述的PPG前端接收机，其中该环境光估测电路包含：电压检测器，用来依据该差分电压信号产生检测信号；环境光电流估测电路，用来依据该检测信号产生估测信号；以及可调电流源，用来依据该估测信号产生该校正电流。4.如权利要求2所述的PPG前端接收机，其中该第一持续时间与该第二持续时间均晚于在前持续时间，该电流至电压转换电路于该在前持续时间中更...

【专利技术属性】
技术研发人员：李亮辉，陈昱璋，官明志，
申请(专利权)人：瑞昱半导体股份有限公司，
类型：发明
国别省市：