【技术实现步骤摘要】
本申请涉及一种集成电路设计，尤其涉及一种面向生物电信号的斩波频率可调的斩波放大电路。
技术介绍
1、生物电信号是微弱幅值的低频信号，因此模拟前端放大器采集生物电信号的难点之一是消除干扰信号，如噪声和失调电压。斩波稳定技术是一种应用于零漂移运算放大电路的调制技术，可降低频噪声和输入失调电压对运放的影响。由于非理想因素时钟馈通和电荷注入引起的电荷注入差，斩波调制开关工作时会在斩波频率的奇次谐波处产生尖峰信号，输入信号频率越接近斩波频率，零漂移放大器的输出纹波越大。现有技术中的斩波频率通常是固定的，而斩波频率会影响放大电路的性能，斩波频率太低会产生带内毛刺，斩波频率太高会使具有有限带宽的实际运放的直流增益下降。针对幅频特性不同的生物电信号，例如局域场电势（local field potential，lfp），其特点是幅度0.01mv-1mv，频率0.5hz-200hz，动作电势（action potential，ap）特点是幅度0.01mv-1mv，频率300hz-5000hz，缺乏针对不同幅频特性的生物电信号的斩波频率模态与放大器带宽协同调节的电路。
技术实现思路
1、在本实施例中提供了一种面向生物电信号的斩波频率可调的斩波放大电路，以解决现有技术中缺乏针对不同幅频特性的生物电信号的斩波频率模态与放大器带宽协同调节的电路的问题。
2、第一个方面，在本实施例中提供了一种面向生物电信号的斩波频率可调的斩波放大电路，所述斩波放大电路包括：生物电信号模式选择模块、可调斩波频率时钟信
3、所述生物电信号模式选择模块分别与所述可调斩波频率时钟信号生成电路和所述斩波调制放大电路连接，所述生物电信号模式选择模块用于控制随机斩波频率模态和斩波调制放大电路的带宽范围；所述随机斩波频率模态和斩波调制放大电路的带宽范围根据输入的生物电信号的频率确定；
4、所述可调斩波频率时钟信号生成电路和所述斩波调制放大电路连接，所述可调斩波频率时钟信号生成电路用于生成斩波频率可调的时钟信号；
5、所述斩波调制放大电路用于将输入信号放大以及滤除干扰信号。
6、在其中的一些实施例中，所述生物电信号模式选择模块包括随机斩波频率模态控制单元和带宽控制单元；
7、所述随机斩波频率模态控制单元，与所述可调斩波频率时钟信号生成电路连接，用于控制随机斩波频率模态；
8、所述带宽控制单元，与所述斩波调制放大电路连接，用于控制调制放大电路的带宽范围。
9、在其中的一些实施例中，所述可调斩波频率时钟信号生成电路包括电荷泵和压控振荡器，所述电荷泵和所述压控振荡器连接，所述电荷泵与所述生物电信号模式选择模块连接，所述生物电信号模式选择模块控制所述电荷泵接入的使能电压的幅值，从而调节压控振荡器输出的频率范围。
10、在其中的一些实施例中，所述可调斩波频率时钟信号生成电路还包括随机数生成器、数模转换器、缓冲器；
11、所述随机数生成器与所述数模转换器连接，所述数模转换器与所述缓冲器连接，所述缓冲器与所述电荷泵连接。
12、在其中的一些实施例中，所述斩波调制放大电路包括第一斩波调制单元、第一放大器、第二斩波调制单元和低通滤波器；
13、所述第一斩波调制单元的输出端与所述第一放大器的输入端连接，所述第一放大器的输出端与所述第二斩波调制单元的输入端连接，所述第二斩波调制单元的输出端和所述低通滤波器的输入端连接；
14、所述生物电信号模式选择模块，与所述低通滤波器连接，用于控制所述低通滤波器的带宽范围。
15、在其中的一些实施例中，所述斩波调制放大电路还包括第二放大器，所述第二放大器的输入端与所述第二斩波调制单元的输出端连接，所述第二放大器的输出端与所述低通滤波器的输入端连接。
16、在其中的一些实施例中，所述斩波调制放大电路还包括输入单元和输出单元；
17、所述输入单元与所述第一斩波调制单元连接，所述的输入单元包括工作电极和基准电极，输入单元的正端接工作电极采集到的工作生物电信号，输入单元的负端接基准电极采集到的基准生物电信号；
18、所述输出单元与所述低通滤波器连接。
19、在其中的一些实施例中，所述电荷泵包括第一二极管、第二二极管、第一电容、第二电容和第一开关；
20、所述第一二极管的正极与输入端连接，所述第一二极管的负极与第二二极管的正极连接，所述第二二极管的负极与第二电容的一端连接，所述第二电容的另一端接地，所述第一电容的一端与所述第一二极管的负极连接，所述第一电容的另一端与所述第一开关的第一端连接，所述第一开关的第二端与第一使能电压连接，所述第一开关的第三端与第二使能电压连接，所述第二电容的一端与输出端连接。
21、在其中的一些实施例中，所述低通滤波器包括第一电阻、第二电阻、第三电容、第四电容、第五电容、第三放大器和第二开关；
22、所述第一电阻的一端与输入端连接，所述第一电阻的另一端与第二电阻的一端连接，所述第二电阻的另一端与第三放大器的正输入端连接；所述第四电容的一端与所述第二电阻的一端连接，所述第四电容的另一端与所述第五电容给的一端连接，所述第五电容的另一端与所述第三放大器的输出端连接；所述第二开关的一端与所述第五电容的一端连接，所述第二开关的另一端与所述第五电容的另一端连接；所述第三电容的一端与所述第二电阻的另一端连接，所述第三电容的另一端接地；所述第三放大器的负输入端与所述第三放大器的输出端连接，所述第三放大器的输出端与低通滤波器的输出端连接。
23、在其中的一些实施例中，所述第一放大器和所述第二放大器为全差分放大器。
24、与现有技术相比，在本实施例中提供的斩波放大电路产生适应不同幅频特性的生物电信号的随机斩波频率模态与放大电路带宽范围，降低斩波频率处的噪声能量峰值以提升斩波放大电路性能，在保证放大电路增益前提下降低噪声，实现单一电路对不同生物电信号的高效采集与放大。解决了现有技术中缺乏针对不同幅频特性的生物电信号的斩波频率模态与放大电路的带宽协同调节的电路的问题。
25、本申请的一个或多个实施例的细节在以下附图和描述中提出，以使本申请的其他特征、目的和优点更加简明易懂。
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1.一种面向生物电信号的斩波频率可调的斩波放大电路，其特征在于，所述斩波放大电路包括：生物电信号模式选择模块、可调斩波频率时钟信号生成电路和斩波调制放大电路；
2.根据权利要求1所述的面向生物电信号的斩波频率可调的斩波放大电路，其特征在于，所述生物电信号模式选择模块包括随机斩波频率模态控制单元和带宽控制单元；
3.根据权利要求2所述的面向生物电信号的斩波频率可调的斩波放大电路，其特征在于，所述可调斩波频率时钟信号生成电路包括电荷泵和压控振荡器，所述电荷泵和所述压控振荡器连接，所述电荷泵与所述生物电信号模式选择模块连接，所述生物电信号模式选择模块控制所述电荷泵接入的使能电压的幅值，从而调节压控振荡器输出的频率范围。
4.根据权利要求3所述的面向生物电信号的斩波频率可调的斩波放大电路，其特征在于，所述可调斩波频率时钟信号生成电路还包括随机数生成器、数模转换器、缓冲器；
5.根据权利要求2所述的面向生物电信号的斩波频率可调的斩波放大电路，其特征在于，所述斩波调制放大电路包括第一斩波调制单元、第一放大器、第二斩波调制单元和低通滤波器；>
6.根据权利要求5所述的面向生物电信号的斩波频率可调的斩波放大电路，其特征在于，所述斩波调制放大电路还包括第二放大器，所述第二放大器的输入端与所述第二斩波调制单元的输出端连接，所述第二放大器的输出端与所述低通滤波器的输入端连接。
7.根据权利要求5所述的面向生物电信号的斩波频率可调的斩波放大电路，其特征在于，所述斩波调制放大电路还包括输入单元和输出单元；
8.根据权利要求3所述的面向生物电信号的斩波频率可调的斩波放大电路，其特征在于，所述电荷泵包括第一二极管、第二二极管、第一电容、第二电容和第一开关；
9.根据权利要求5所述的面向生物电信号的斩波频率可调的斩波放大电路，其特征在于，所述低通滤波器包括第一电阻、第二电阻、第三电容、第四电容、第五电容、第三放大器和第二开关；
10.根据权利要求6所述的面向生物电信号的斩波频率可调的斩波放大电路，其特征在于，所述第一放大器和所述第二放大器为全差分放大器。
...【技术特征摘要】
1.一种面向生物电信号的斩波频率可调的斩波放大电路，其特征在于，所述斩波放大电路包括：生物电信号模式选择模块、可调斩波频率时钟信号生成电路和斩波调制放大电路；
2.根据权利要求1所述的面向生物电信号的斩波频率可调的斩波放大电路，其特征在于，所述生物电信号模式选择模块包括随机斩波频率模态控制单元和带宽控制单元；
3.根据权利要求2所述的面向生物电信号的斩波频率可调的斩波放大电路，其特征在于，所述可调斩波频率时钟信号生成电路包括电荷泵和压控振荡器，所述电荷泵和所述压控振荡器连接，所述电荷泵与所述生物电信号模式选择模块连接，所述生物电信号模式选择模块控制所述电荷泵接入的使能电压的幅值，从而调节压控振荡器输出的频率范围。
4.根据权利要求3所述的面向生物电信号的斩波频率可调的斩波放大电路，其特征在于，所述可调斩波频率时钟信号生成电路还包括随机数生成器、数模转换器、缓冲器；
5.根据权利要求2所述的面向生物电信号的斩波频率可调的斩波放大电路，其特征在于，所述斩波调制放大电路包括第...
【专利技术属性】
技术研发人员：周晨媛，唐弢，郑重，任世佳，陈文龙，张秀，
申请(专利权)人：之江实验室，
类型：发明
国别省市：
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