[实用新型]用于生理电势信号检测的放大器

说明书

技术领域

本实用新型涉及涉及CMOS模拟集成电路设计领域，具体涉及一种用于生理电势信号检测的放大器。

背景技术

在穿戴式生理电势信号检测设备中，为了提取微弱的生理电势信号，位于检测芯片前端的放大器在设计上需要重点关注噪声和功耗两方面的需求。首先，由于放大器位于信号提取的第一级，其等效输入噪声必须低于背景噪声5-10μVrms，才能完成高动态范围的信号输出；其次，当电路散发的热量大于80mW/cm²时，芯片就有可能灼伤周围的组织细胞，所以放大器同时也必须进行低功耗设计以满足数千量级检测阵列的应用要求。而在模拟集成电路理论中，电路的功耗反比于等效输入噪声的功率谱密度，因此还需要着重进行噪声和功耗的折中设计；此外，生理电势信号都包含有一定的直流电压分量，为了消除直流电压分量，通常需要在芯片外加入一个大容值的隔直流电容，从而获得很低的截止频率。该电容值处于微法量级，面积极大，无法实现电容与芯片的单片集成；同时目前的放大器设计还采用单端输出结构，限制了输出信号的动态范围。

实用新型内容

有鉴于此，本实用新型的目的在于克服现有技术的不足，提供一种用于生理电势信号检测的放大器，以解决现有技术中：1)由于使用隔直流电容而无法实现电容与芯片的单片集成问题；2)放大器采用单端输出结构，限制了输出信号动态范围的问题；3)由于噪声和功耗之间的矛盾导致电路鲁棒性不强的问题。

为实现以上目的，本实用新型采用如下技术方案：

用于生理电势信号检测的放大器，包括：跨导放大器100、输入电容Cin1、输入电容Cin2、共模通路1001a、共模通路1001b、输入通路1002a、输入通路1002b、输出通路1003a、输出通路1003b、反馈通路1004a和反馈通路1004b，其中，

其中，输入电容Cin1通过输入通路1002a与跨导放大器100的正相输入端连接，输入电容Cin2通过输入通路1002b与跨导放大器100的反相输入端连接；输出通路1003a连接在跨导放大器100的反相输出端，输出通路1003b连接在跨导放大器100的正相输出端；

共模通路1001a连接在输入电容Cin1与输入通路1002a之间，共模通路1001b连接在输入电容Cin2与输入通路1002b之间；反馈通路1004a一端与输入通路1002a相连，另一端与输出通路1003a相连；反馈通路1004b一端与输入通路1002b相连，另一端与输出通路1003b相连。

优选地，所述共模通路1001a包括电容Cb1、场效应管M1a和M2a，其中，场效应管M1a和M2a串联，串联后的电路与电容Cb1并联。

优选地，所述共模通路1001b包括电容Cb2、场效应管M1b和M2ab，其中，场效应管M1b和M2b串联，串联后的电路与电容Cb2并联。

优选地，所述反馈通路1004a包括电容Cf1、场效应管M3a和M4a，其中，场效应管M3a和M4a串联，串联后的电路与电容Cf1并联。

优选地，所述反馈通路1004b包括电容Cf2、场效应管M3b和M4b，其中，场效应管M3b和M4b串联，串联后的电路与电容Cf2并联。

优选地，所述跨导放大器100包括主放大器，所述主放大电路包括第一增益放大电路和第二增益放大电路，其中，

所述第一增益放大电路包括：第一PMOS管PM0、第二PMOS管PM1、第三PMOS管PM2、第一NMOS管NM1和第二NMOS管NM2；其中，第一NMOS管NM1和第二NMOS管NM2的源极皆接地，栅极皆与共模反馈控制信号Vcmfb相连，漏极分别与所述第二PMOS管PM1和第三PMOS管PM2的漏极相连；第二PMOS管PM1和第三PMOS管PM2的栅极分别接差分输入信号Vin和Vip，源极皆与第一PMOS管PM0的漏极相连；第一PMOS管PM0的栅极接偏置电压Vbias1，源极接电源；

所述第二增益放大电路包括：第四PMOS管PM3、第五PMOS管PM4、第三NMOS管NM3和第四NMOS管NM4，其中，第三NMOS管NM3和第四NMOS管NM4的源极皆接地，栅极分别与所述第一NMOS管NM1和第二NMOS管NM2的漏极相连，漏极分别与第四PMOS管PM3和第五PMOS管PM4的漏极相连；第四PMOS管PM3和第五PMOS管PM4的栅极皆接偏置电压Vbias1，源极接电源；