[发明专利]一种反射式光电容积波的模拟电路前端模块及检测方法

权利要求书

1.一种反射式光电容积波的模拟电路前端模块，其特征在于，包括，

驱动电路模块，用于在外部微处理器产生的一对可调模拟电压控制下产生驱动电流，驱动光电容积波探头；所述的驱动电路模块包括一对MOSFET场效应管T1和T2；T1和T2的源极分别连接至保护电阻R1和R2后接地，漏极分别输出驱动电流，栅极分别连接一对可调模拟电压；所述的光电容积波探头包括两颗LED和与LED同侧设置的光电二极管PD；两颗LED阴极分别连接T1和T2的源极，阳极均接正电源；

跨阻放大器模块，用于对光电二极管PD输出的光电流进行了跨阻放大，将光电流信号转变为电压信号，实现了I-V变换；跨阻放大器模块包括跨阻放大器TIA，跨阻放大器TIA正输入端接地，负输入端连接至光电二极管PD的阴极，光电二极管PD阳极接地，跨阻放大器TIA的负输入端与输出端之间同时跨接反馈电阻Rf与反馈电阻Cf；

采样保持电路模块，包括并联在跨阻放大器模块输出端的三路采样保持电路，用于分离经生物组织反射的红光、红外光以及环境背景光的光信号；

背景光消除电路模块，输入端连接三路采样保持电路的输出端，用于去除环境背景光得到去除环境背景光干扰的红光和红外光光电容积波信号；

滤波电路模块，包括依次连接在背景光消除电路模块输出端的四阶Sallen-Key高通滤波器和四阶MFB低通滤波器；用于去除光电容积波中的低频直流成分、高频生物电噪声和环境电磁干扰；

所述的四阶Sallen-Key高通滤波器包括两级级联的二阶Sallen-Key高通滤波器；

运算放大器A11与电阻R11、R12、R13、R14和电容C11、C12构成第一级二阶Sallen-Key高通滤波器；

光电容积波信号经串联电容C11和C12接运算放大器A11正输入端，电容C11和C12之间连接电阻R11至运算放大器A11输出端，电阻R12连接至运算放大器A11正输入端与地之间，电阻R13连接至运算放大器A11负输入端与地之间，反馈电阻R14连接运算放大器A11负输入端与输出端；

运算放大器A12与电阻R15、R16、R17、R18和电容C13、C14构成第二级二阶Sallen-Key高通滤波器；

运算放大器A11输出端经串联电容C13和C14接运算放大器A12正输入端，电容C13和C14之间连接电阻R15至运算放大器A12输出端，电阻R16连接至运算放大器A12正输入端与地之间，电阻R17连接至运算放大器A12负输入端与地之间，反馈电阻R18连接运算放大器A12负输入端与输出端。

2.根据权利要求1所述的一种反射式光电容积波的模拟电路前端模块，其特征在于，采样保持电路模块通过外部微处理器控制时序以三路采样保持电路将三种信号分离，所述的时序与驱动电路时序同步。

3.根据权利要求1所述的一种反射式光电容积波的模拟电路前端模块，其特征在于，所述的背景光消除电路模块采用由两路仪表放大器构成的减法器电路，将包含环境背景光的红光信号和红外光信号连接至正输入端，环境背景光信号连接至负输入端，输出端输出去除环境背景光干扰的红光和红外光光电容积波信号。

4.如权利要求1所述的一种反射式光电容积波的模拟电路前端模块，其特征在于，四阶Sallen-Key高通滤波器传递函数A(jω)为：

A(jω)＝A₁(jω)×A₂(jω) (1)

其中，