[发明专利]应用于生理信号采集的直流抑制装置

说明书

本发明公开了一种应用于生理信号采集的直流抑制装置，其包括信号采集电极、仪用运算放大器、信号处理电路、信号传输电路和直流校正电路；所述信号采集电极、仪用运算放大器、信号处理电路、信号传输电路依次连接；所述直流校正电路采集仪用运算放大器的输出信号，对所述输出信号中的直流成份进行直流偏移电压校正后反馈至仪用运算放大器。本发明利用运算放大器、MCU单元和双极性电压比较器组成直流校正电路，通过直流校正电路采集仪用运算放大器的输出信号并输出直流偏移校正电压至仪用运算放大器的基准电压端，从而将直流偏移电压下拉至有效范围之内，实现直流偏移的动态消除。

技术领域

本发明属于电子信息技术领域，具体涉及一种应用于生理信号采集的直流抑制装置。

背景技术

在电生理信号采集中，通常会受到周围各种噪声的干扰，特别是共模信号的干扰，因此共模抑制比是差动前置放大器的重要技术指标。在同等的工艺条件下，进一步提高共模抑制比的方法是提高前置放大器差模电压的放大倍数，但电生理信号中的直流偏移电压的存在限制了前置放大器的差模电压放大倍数，因此在没有消除直流偏压的情况下想进一步提高前置放大器的共模抑制比是非常困难的。

Enrique M等在《AC Coupled Three op-amp Bio-potential Amplifier withActive DC Suppression》(IEEE TRANSACTIONS ON BIOMEDICAL ENGINEERING,VOL.47,NO.12,DECEMBER 2000)中提出了交流耦合三运算放大器去除直流的方法。

但该方法存在很大的缺陷：第一个问题是积分电路的使用是不恰当的，该文章中采用的积分电路中的电容Ci没有电阻与其构成回路，很容易使放大器产生饱和，此时输出最大直流信号，不仅没有去除直流偏压，反而会产生新的直流电压偏移量，严重时可能引起整个运算放大电路的饱和；第二个问题是积分电路的截止频率由于硬件限制不能做的很低，因此它提取的信号包括了直流信号和一定成份的交流信号，当这些信号被叠加到三运算放大电路的输入端时，会将这些低频的交流信号叠加在有用的源信号中，由于这些低频信号被包含在有用信号频带的范围内很难被滤除，所以引入了新的干扰源，严重影响了信号的准确性；第三个问题是该文章中所选用的光耦芯片属于非线性的器件，在没有对隔离器件产生的电流和偏移电压产生的电流进行对应修正的情况下，光电器件所产生的电流可能与偏移电压在输入端产生的电流不一致，从而无法对直流偏移电压进行消除甚至有可能引入新的电压偏移量。

专利CN1414701A提供了提高前置放大器共模抑制比的方法，它采用并联型双运放，放大器的输出端分别与两组阻容耦合电路连接的方法来提高前置放大器的共模抑制比。这种方法因为引入了电容，由于电容的匹配程度很低，容易将共模信号转换成差模干扰信号，从而引入了新的干扰，而且通过电容滤除直流电压时需要的电容容值很大，实现起来比较困难。

在消除直流偏压的问题上，专利CN102185812A通过分析其它专利在消除直流偏移电压时存在的问题并提出了自己的解决办法，通过提取直流信号然后与原始信号相减的方法来消除偏移电压。这种方法虽然方法比较简单，但是在三运算差动前置放大电路中因为电路是差分输入，如果采用此方案将会破坏电路的对称性，无法提高共模抑制比。

发明内容

本发明的发明目的是：为了解决直流偏置电压超出模数转换器的有效转换范围时输出数据无效的技术问题，本发明提出了一种应用于生理信号采集的直流抑制装置。

本发明的技术方案是：一种应用于生理信号采集的直流抑制装置，包括信号采集电极、仪用运算放大器、信号处理电路、信号传输电路和直流校正电路；所述信号采集电极、仪用运算放大器、信号处理电路、信号传输电路依次连接；所述直流校正电路采集仪用运算放大器的输出信号，对所述输出信号中的直流成份进行直流偏移电压校正后反馈至仪用运算放大器。