生物醫學信號前置放大器的設計與仿真

鄺小飛，陶　祺，范富軒

(杭州電子科技大學 射頻電路與系統教育部重點實驗室，浙江 杭州 310018)

人口的老齡化和亞健康問題正日益加重國家的醫療負擔，做好預防并及時醫治突發疾病，實時觀察病人的身體狀況，是改善此問題的關鍵。這要求醫療電子設備對生物醫學信號實現有效的采集、分析和處理，監控人體的健康狀況從而采取及時的醫治,所以研究生物醫學信號的特性以及如何有效提取生物醫學信號，對于提升醫療系統的精確性和全民健康工程有著積極意義。

美國猶他大學的Harrison教授首次提出“交流耦合-電容反饋式”架構的前置放大電路，該電路采用電容耦合，通過電容比調節增益，反饋采用偽電阻技術，降低電路的噪聲[1]。文獻[2]提出了一款低功耗32通道神經記錄儀，前端放大器由AC耦合降低偏移電壓，增益為40 dB。文獻[3]中提到的低噪聲能放大器，通過改變內部電流可以得到不同的頻寬。文獻[4]提到一種記錄神經信號的電流式前端放大器，增益可達55 dB。但它們的功耗都比較大。文獻[5]使用T-resister架構，有效減少了放大器中電容所占的面積，但與傳統電路相比，噪聲較大。因此，本文提出了一種由儀表放大器和可變增益放大器級聯而成的前置放大電路，可以有效地降低功耗，并且在增益和輸入噪聲等方面有良好的表現。

1　前置放大電路設計

1.1　儀表放大器

儀表放大器選用全差分“交流耦合-電容反饋式”閉環放大器[6-8]，如圖1所示，它具有穩定的閉環增益，電容反饋放大器自身的交流耦合結構解決了直流漂移的問題。……