[发明专利]一种用于生物电信号的高耐压仪表放大器

说明书

本发明公开了一种用于生物电信号的高耐压仪表放大器，包括信号放大模块；调制电路模块，对低阻抗信号经抗混叠电路处理以用于防止低阻抗信号受高频波干扰；隔离供电模块，形成倍压整流电路以用于对信号放大模块以及所述调制电路模块进行供电；信号隔离模块，用于减少隔离供电模块中的共模电流，且同步接收所述高频斩波信号并输出。通过采用高频斩波，以及增加放大器结构的使用方式，使得本发明达到很小的噪声水平并增加了共模电压，实现耦合斩波放大器输出纹波的消除，使得仪表放大器的输出不受纹波信号的干扰，得到更大的信号摆幅，从而具备减少原件数量，减小应用电路体积的优点。

技术领域

本发明涉及生物医疗电子技术领域，具体为一种用于生物电信号的高耐压仪表放大器。

背景技术

目前，心电图监测系统、脑电图监测系统以及神经信号记录系统是国内外生物医疗电子领域的一个研究热点。心电信号、脑电信号以及神经信号的记录研究具备广泛的应用价值，其中心电信号对探测心脏生理病理变化具有重大意义，脑电信号和神经信号对探测和诊断神经性疾病，如癫痫等有很高的价值，它们的研究进展对未来神经假体、治愈神经性疾病具有重要意义。对于记录和探测以上所述生物信号的电子系统，高性能的仪表放大器是一个至关重要的模块。

生物电信号分布的频带较低，一般在10kHz以下，且信号的幅值微弱，一般在数微伏到数毫伏之间。比如，脑电信号一般分布在0.5Hz到100Hz之间，幅值一般为1μV到100μV之间；心电信号一般分布在0.5Hz到500Hz之间，幅度为1μV到500μV之间；神经信号一般分为动作电位信号和局部电位信号，频率分别在200Hz到10kHz和0.1Hz到200Hz之间，幅值也一般在数百微伏到数毫伏级别。同时在脑电、心电、神经信号的记录系统中，用于检测信号的电极会因为被周围神经元或者细胞的附着导致输出阻抗高达数千欧姆。由于生物电信号的特性，要求应用于生物信号的仪表放大器要具备低噪声、高共模抑制比、高输入阻抗以及高放大倍数。

现有的常用仪表放大电路分为两种：第一种为普通三运放结构，它的特点是结构简单，应用方便；第二种为斩波运放结构，其特点是结构复杂但是噪音和共模优于普通三运放结构。

但是现有的普通三运放结构的低噪音高共模的仪表价格比较高，主要体现在第三极的匹配电阻要求比较高难以匹配，CMRR(共模抑制比)耐压普遍十几伏到二十几伏电压；与此同时，斩波运放结构应用较多模拟开关、电路复杂、难以集成，较难在应用中实现，同时，CMRR(共模抑制比)耐压普遍十几伏到二十几伏电压。

因此急需发明创造一种通过电荷转移原理实现普通运放就能搭建较高共模比的电路，同时减少原件数量，更易于实际应用实现，减小应用电路体积，降低应用成本，扩展单运放应用在仪表电路空间的生物电信号的仪表放大器。

发明内容

本发明的目的在于提供一种用于生物电信号的高耐压仪表放大器，通过采用高频斩波，以及增加放大器结构的使用方式，使得本发明达到很小的噪声水平并增加了共模电压，实现耦合斩波放大器输出纹波的消除，使得仪表放大器的输出不受纹波信号的干扰，得到更大的信号摆幅，从而具备减少原件数量，减小应用电路体积的优点，解决了现有技术中的问题。

为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：一种用于生物电信号的高耐压仪表放大器，包括信号放大模块1，所述信号放大模块1接收的微弱生物电信号，进行放大后的阻抗匹配，输出低阻抗信号；

调制电路模块2，所述调制电路模块2对所述低阻抗信号经抗混叠电路处理以用于防止低阻抗信号受高频波干扰，经一次低通滤波电路去除所述低阻抗信号中的高频杂波后调制输出高频斩波信号；

隔离供电模块3，所述隔离供电模块3形成倍压整流电路以用于对所述信号放大模块1以及所述调制电路模块2进行供电；

信号隔离模块4，所述信号隔离模块4用于减少所述隔离供电模块3中的共模电流，且同步接收所述高频斩波信号并输出；