[发明专利]采集电路、血氧饱和度采集芯片及装置

说明书

本发明实施例提供采集电路、血氧饱和度采集芯片及装置，涉及电子电路技术领域。采集电路包括接收模块和时钟控制模块，接收模块包括依次电连接的跨阻放大器、采样保持电路、第一滤波器以及放大器。采样保持单元可以间隔采集红光直流信号、红外光直流信号、环境光直流信号、红光交流信号和红外光交流信号，利用第一滤波器将直流信号过滤，仅保留红光交流信号和红外光交流信号，再将其放大，以便微控制单元计算出脉率和血氧饱和度。解决了放大器需要对直流电压进行发大导致的高动态输出的问题，无需微控制单元预先对直流电压进行评估，避免了使用额外的DAC输出相应的直流量来抵消，也避免了使用高分辨率ADC，节约了功耗。

技术领域

本发明涉及电子电路技术领域，具体而言，涉及采集电路、血氧饱和度采集芯片及装置。

背景技术

血氧饱和度(SpO2)是反映人体健康程度的重要生理参数，通过对血氧饱和度的检测，能够有效的判别人体循环系统和呼吸系统的功能是否正常。现今无创检测法早已经成为主流，而光传感式血氧饱和度监测技术也有应用。由于人体动脉的搏动能够引起测试部位血液流量的变化，从而引起光吸收量的变化，而非血液组织的光吸收量通常认为是恒定的。光传感式血氧饱和度测量技术便是利用这个特点，通过检测血液容量波动引起的光吸收量的变化，并且消除非血液组织的影响来求得血氧饱和度。一般需要利红光和红外光对皮肤进行照射，再利用光敏二极管采集光照的变化，输出是微安级别的直流电和纳安级别的交流电，但是在计算血氧饱和度需要利用红外交流电和红光交流电，因此需要对其纳安级别的交流电进行放大。现有的血氧饱和度以及脉搏的采集装置需要获得前端放大电路的高动态范围，通常的方法是先于采集一个信号，然后微控制单元(MCU)对其采集的信号进行评估，通过数模转换器(DAC)输出相应的直流与输入信号的直流进行相互抵消，额外的增加了DAC电路的设计复杂度和功耗，并且还需要使用高位的模数转换器(ADC)进行信号转换，如使用22位的ADC，增加了芯片功耗和面积。在一些其他方案中还是MCU的数据处理工作量增多，这些都使得血氧饱和度以及脉搏的采集装置的功耗高。

发明内容

有鉴于此，本发明实施例的目的在于提供一种采集电路、血氧饱和度采集芯片及装置，解决了现有技术的采集电路需要输出高动态范围的电信号，增加了整个装置的功耗的问题。

第一方面，本发明实施例提供一种采集电路，用于与微控制单元电连接，所述采集电路包括接收模块和时钟控制模块，所述接收模块包括依次电连接的跨阻放大器、采样保持电路、第一滤波器以及放大器，所述微控制单元同时和所述放大器和所述采样保持电路电连接，所述跨阻放大器用于连接光敏二极管，以将光敏二极管感应红光和红外光而生成的电流信号转换为电压信号，所述采样保持单元用于依据所述时钟控制模块发出的时序控制逻辑信号从所述电压信号分别采集红光直流信号、红外光直流信号、环境光直流信号、红光交流信号和红外光交流信号，其中所述红光直流信号、红外光直流信号、环境光直流信号被传送至所述微控制单元，所述第一滤波器用于过滤得到所述红光交流信号和红外光交流信号，所述放大器用于将过滤后的所述红光交流信号和红外光交流信号进行放大并传送至所述微控制单元，以便所述微控制单元依据所述放大后的所述红光交流信号和红外光交流信号以及所述红光直流信号、所述红外光直流信号和所述环境光直流信号计算得到脉率和/或血氧饱和度。

优选的，所述采样保持电路包括第一支路、第二支路、第一充电电容及第二充电电容，所述第一支路包括第一开关和第二开关，所述第一开关设置于所述跨阻放大器的输出端与所述第一滤波器之间，所述第二开关的一端连接与所述第一开关与所述第一滤波器之间，所述第二开关的另一端与所述微控制单元连接，所述第一充电电容的一端连接于所述第一开关与所述第二开关之间，所述第一充电电容的另一端用于与基准电压电源连接；所述第二支路与所述第一支路并联，所述第二支路包括第三开关和第四开关，所述第三开关和所述第四开关串连，所述第三开关的一端连接于所述跨阻放大器的输出端与所述第一开关之间，所述第四开关的一端与所述微控制单元连接，所述第二充电电容的一端连接于所述第三开关与所述第四开关之间，所述第二充电电容的另一端接地。