一种生物微弱小信号的放大调理芯片系统的制作方法

1.本发明提出了一种生物微弱小信号的放大调理芯片系统，属于传感技术领域。


背景技术：

2.近年来，传感技术的快速发展为人类对自身生理信号的关注创造了有利条件。心电、脑电、肌电和血压等生理信号的精确采集，使得医学的研究和诊断拥有了有效的信息支撑，促进了现代医学的发展。另外脑电信号的获取和分析，还可以实现一系列的脑控系统和产品，广泛应用于军事、宇航、工业及娱乐等领域。然而，现有的针对生物微弱小信号的放大调理电路常存在放大调理调理电路运行不稳定的问题。


技术实现要素：

3.本发明提供了一种生物微弱小信号的放大调理芯片系统，用以解决现有生物微弱小信号的放大调理调理电路运行不稳定的问题：
4.一种生物微弱小信号的放大调理芯片系统，所述放大调理芯片系统包括用于检测生物微弱小信号的传感器、开关组、开关控制电路、调理电路组、核心处理器和灯光声音示警模块；所述传感器的信号输出端通过开关组分别与所述调理电路组进行电连接；所述调理电路组的信号输出端分别与核心处理器相连；所述核心处理器分别与开关控制电路和灯光声音示警模块进行电连接。
5.进一步地，所述调理电路组包括第一调理电路、第二调理电路和第三调理电路；所述传感器的信号输出端通过开关组分别与所述第一调理电路、第二调理电路和第三调理电路的信号输入端相连。
6.进一步地，所述开关组包括第一开关、第二开关和第三开关。
7.进一步地，所述传感器的信号输出端分别通过第一开关、第二开关和第三开关分别与所述第一调理电路、第二调理电路和第三调理电路的信号输入端相连；所述第一调理电路、第二调理电路和第三调理电路的信号输出端分别与所述核心处理器的检测信号输入端相连；所述核心处理器的报警控制信号输出端与所述灯光声音示警模块的控制信号输入端相连；所述核心处理器的开关控制信号输出端与所述开关控制电路的控制信号输入端相连；所述开关控制电路的控制信号输出端分别与所述第一开关、第二开关和第三开关的控制信号输入端相连。
8.进一步地，所述第一调理电路包括一级斩波电路、放大电路、二级斩波电路和滤波电路；所述一级斩波电路的信号输入端即为所述第一调理电路的信号输入端；所述一级斩波电路的信号输出端与所述放大电路的信号输入端相连；所述放大电路的信号输出端与所述二级斩波电路的信号输入端相连；所述二级斩波电路的信号输出端与所述滤波电路的信号输入端相连；所述滤波电路的信号输出端与所述核心处理器的检测信号输入端相连，所述滤波电路的信号输出端即为所述第一调理电路的信号输出端。
9.进一步地，所述第二调理电路包括一级斩波电路、放大电路、二级斩波电路和滤波
电路；所述一级斩波电路的信号输入端即为所述第一调理电路的信号输入端；所述一级斩波电路的信号输出端与所述放大电路的信号输入端相连；所述放大电路的信号输出端与所述二级斩波电路的信号输入端相连；所述二级斩波电路的信号输出端与所述滤波电路的信号输入端相连；所述滤波电路的信号输出端与所述核心处理器的检测信号输入端相连，所述滤波电路的信号输出端即为所述第二调理电路的信号输出端。
10.进一步地，所述第三调理电路包括第一斩波电路、一级放大滤波电路、第二斩波电路和二级放大滤波电路；所述第一斩波电路的信号输入端即为所述第三调理电路的信号输入端；所述第一斩波电路的信号输出端与所述一级放大滤波电路的信号输入端相连所述一级放大滤波电路的信号输出端与所述第二斩波电路的信号输入端相连；所述第二斩波电路的信号输出端与所述二级放大滤波电路的信号输入端相连；所述二级放大滤波电路的信号输出端即为所述第三调理电路的信号输出端，其与所述核心处理器的检测信号输入端相连。
11.进一步地，所述第一调理电路、第二调理电路和第三调理电路的信号处理放大倍数和信号处理标准保持一致。
12.进一步地，所述放大调理芯片系统的信号调理方法包括：
13.步骤1、所述核心处理器控制所述开关控制电路使所述第一开关和第二开关保持闭合状态，所述第三开关保持断开状态；
14.步骤2、传感器实时采集数据，并将采集到的数据通过电压信号形式传输至第一调理电路和第二调理电路；
15.步骤3、所述第一调理电路和第二调理电路通过斩波、放大和滤波处理，并将处理好的信号发送至核心处理器；
16.步骤4、所述核心处理器将所述第一调理电路和第二调理电路输入的信号进行比较，并判断所述第一调理电路对传感器采集的信号进行处理后获得的电压信号与所述第二调理电路对传感器采集的信号进行处理后获得的电压信号之间是否存在电压差异值；如果不存在所述电压差异值，则执行步骤5；如果存在电压差异值，则执行步骤6；
17.步骤5、所述核心处理器按照所述第一调理电路和第二调理电路的处理后获得电压信号对应的电压平均值进行信号输出；
18.步骤6、如果所述第一调理电路对传感器采集的信号进行处理后获得的电压信号与所述第二调理电路对传感器采集的信号进行处理后获得的电压信号之间存在电压差异值，则判断所述电压差异值是否大于预先设定的电压差异阈值；如果所述电压差异值未超过所述电压差异阈值，则执行步骤7；如果所述电压差异值超过所述电压差异阈值，则执行步骤8；
19.步骤7、所述核心处理器将所述第一调理电路对传感器采集的信号进行处理后获得的电压信号与所述第二调理电路对传感器采集的信号进行处理后获得的电压信号进行平均值处理，获取最终输出电压信号，并且按照最终输出电压信号进行信号输出；
20.步骤8、所述核心处理器启动灯光声音示警模块提示工作人员进行人体再次检测，并同时闭合所述第三调理电路，通过所述第三调理电路的检测判断第一调理电路和第二调理电路是否出现故障。
21.进一步地，通过所述第三调理电路的检测判断第一调理电路和第二调理电路是否
出现故障，包括：
22.第一步、所述核心处理器通过获取通过第一调理电路、第二调理电路和第三调理电路处理后的电压信号；
23.第二步、判断所述第一调理电路和第二调理电路获得的电压信号之间的电压差异值是否仍然大于所述电压差异阈值，如果此时电压差异值没有超过所述电压差异阈值，则执行第三步；如果此时电压差异值仍然超过所述电压差异阈值，则执行第四步；
24.第三步、所述核心处理器按照所述第一调理电路、第二调理电路和第三调理电路的处理后获得电压信号对应的电压平均值进行信号输出；
25.第四步、获取所述第三调理电路输出的电压信号，并分别获取所述第三调理电路输出的电压信号与第一调理电路输出的电压信号之间的第一电压差异值，以及第三调理电路输出的电压信号与所述第二调理电路输出的电压信号之间的第二电压差异值；判断所述第一电压差异值和第二电压差异值是否小于所述电压差异阈值；如果所述第一电压差异值和第二电压差异值中出现一个小于电压差异阈值的情况，则认定电压差异值小于所述电压差异阈值的那一路调理电路为正常运行调理电路，认定电压差异值大于所述电压差异阈值的那一路调理电路为故障调理电路；此时，所述核心处理器控制开关控制电路将所述故障调理电路的开关进行断开，保持所述正常运行调理电路和所述第三调理电路对应开关处于闭合导通状态；如果所述第一电压差异值和第二电压差异值中均小于电压差异阈值，则判断所述第一电压差异值和第二电压差异值中是否小于第二电压差异阈值；如果所述第一电压差异值和第二电压差异值中出现一个小于所述第二电压差异阈值时，则认定电压差异值小于所述第二电压差异阈值的那一路调理电路为正常运行调理电路，认定电压差异值大于所述第二电压差异阈值的那一路调理电路为故障调理电路；此时，所述核心处理器控制开关控制电路将所述故障调理电路的开关进行断开，保持所述正常运行调理电路和所述第三调理电路对应开关处于闭合导通状态。
26.其中，所述第二电压差异阈值通过如下公式获取：
[0027][0028]
其中，v1表示第一调理电路输出的电压值信号；v2表示第二调理电路输出的电压值信号；v
y1
表示所述电压差异阈值；v
y1
表示所述第二电压差异阈值。
[0029]
本发明有益效果：
[0030]
本发明提出了一种生物微弱小信号的放大调理芯片系统通过三个调理电路运行方式能够在放大调理电路运行过程中，实时对所述放大调理电路进行运行性能检测和监控，有效提高放大调理电路在运行过程中的运行稳定性监控效率，并通过三个调理电路之间的协同运行保证所述放大调理电路系统整体运行的稳定性。
附图说明
[0031]
图1为本发明所述放大调理芯片系统的系统原理图一；
[0032]
图2为本发明所述放大调理芯片系统的系统原理图二；
[0033]
图3为本发明所述放大调理芯片系统的放大调理方法流程图。
具体实施方式
[0034]
以下结合附图对本发明的优选实施例进行说明，应当理解，此处所描述的优选实施例仅用于说明和解释本发明，并不用于限定本发明。
[0035]
本发明提出了一种生物微弱小信号的放大调理芯片系统，如图1和图2所示，所述放大调理芯片系统包括用于检测生物微弱小信号的传感器、开关组、开关控制电路、调理电路组、核心处理器和灯光声音示警模块；所述传感器的信号输出端通过开关组分别与所述调理电路组进行电连接；所述调理电路组的信号输出端分别与核心处理器相连；所述核心处理器分别与开关控制电路和灯光声音示警模块进行电连接。
[0036]
其中，所述调理电路组包括第一调理电路、第二调理电路和第三调理电路；所述传感器的信号输出端通过开关组分别与所述第一调理电路、第二调理电路和第三调理电路的信号输入端相连。所述开关组包括第一开关、第二开关和第三开关。所述传感器的信号输出端分别通过第一开关、第二开关和第三开关分别与所述第一调理电路、第二调理电路和第三调理电路的信号输入端相连；所述第一调理电路、第二调理电路和第三调理电路的信号输出端分别与所述核心处理器的检测信号输入端相连；所述核心处理器的报警控制信号输出端与所述灯光声音示警模块的控制信号输入端相连；所述核心处理器的开关控制信号输出端与所述开关控制电路的控制信号输入端相连；所述开关控制电路的控制信号输出端分别与所述第一开关、第二开关和第三开关的控制信号输入端相连。
[0037]
具体的，所述第一调理电路包括一级斩波电路、放大电路、二级斩波电路和滤波电路；所述一级斩波电路的信号输入端即为所述第一调理电路的信号输入端；所述一级斩波电路的信号输出端与所述放大电路的信号输入端相连；所述放大电路的信号输出端与所述二级斩波电路的信号输入端相连；所述二级斩波电路的信号输出端与所述滤波电路的信号输入端相连；所述滤波电路的信号输出端与所述核心处理器的检测信号输入端相连，所述滤波电路的信号输出端即为所述第一调理电路的信号输出端。
[0038]
所述第二调理电路包括一级斩波电路、放大电路、二级斩波电路和滤波电路；所述一级斩波电路的信号输入端即为所述第一调理电路的信号输入端；所述一级斩波电路的信号输出端与所述放大电路的信号输入端相连；所述放大电路的信号输出端与所述二级斩波电路的信号输入端相连；所述二级斩波电路的信号输出端与所述滤波电路的信号输入端相连；所述滤波电路的信号输出端与所述核心处理器的检测信号输入端相连，所述滤波电路的信号输出端即为所述第二调理电路的信号输出端。
[0039]
所述第三调理电路包括第一斩波电路、一级放大滤波电路、第二斩波电路和二级放大滤波电路；所述第一斩波电路的信号输入端即为所述第三调理电路的信号输入端；所述第一斩波电路的信号输出端与所述一级放大滤波电路的信号输入端相连所述一级放大滤波电路的信号输出端与所述第二斩波电路的信号输入端相连；所述第二斩波电路的信号输出端与所述二级放大滤波电路的信号输入端相连；所述二级放大滤波电路的信号输出端
即为所述第三调理电路的信号输出端，其与所述核心处理器的检测信号输入端相连。其中，所述第一调理电路、第二调理电路和第三调理电路的信号处理放大倍数和信号处理标准保持一致。
[0040]
上述技术方案的工作原理为：所述核心处理器控制所述开关控制电路使所述第一开关和第二开关保持闭合状态，所述第三开关保持断开状态；传感器实时采集数据，并将采集到的数据通过电压信号形式传输至第一调理电路和第二调理电路；所述第一调理电路和第二调理电路通过斩波、放大和滤波处理，并将处理好的信号发送至核心处理器；所述核心处理器将所述第一调理电路和第二调理电路输入的信号进行比较，并判断所述第一调理电路对传感器采集的信号进行处理后获得的电压信号与所述第二调理电路对传感器采集的信号进行处理后获得的电压信号之间是否存在电压差异值；所述核心处理器按照所述第一调理电路和第二调理电路的处理后获得电压信号对应的电压平均值进行信号输出；如果所述第一调理电路对传感器采集的信号进行处理后获得的电压信号与所述第二调理电路对传感器采集的信号进行处理后获得的电压信号之间存在电压差异值，则判断所述电压差异值是否大于预先设定的电压差异阈值；如果所述电压差异值未超过所述电压差异阈值，则所述核心处理器将所述第一调理电路对传感器采集的信号进行处理后获得的电压信号与所述第二调理电路对传感器采集的信号进行处理后获得的电压信号进行平均值处理，获取最终输出电压信号，并且按照最终输出电压信号进行信号输出；如果所述电压差异值超过所述电压差异阈值，则所述核心处理器启动灯光声音示警模块提示工作人员进行人体再次检测，并同时闭合所述第三调理电路，通过所述第三调理电路的检测判断第一调理电路和第二调理电路是否出现故障。
[0041]
上述技术方案的效果为：本实施例提出了一种生物微弱小信号的放大调理芯片系统通过三个调理电路运行方式能够在放大调理电路运行过程中，实时对所述放大调理电路进行运行性能检测和监控，有效提高放大调理电路在运行过程中的运行稳定性监控效率，并通过三个调理电路之间的协同运行保证所述放大调理电路系统整体运行的稳定性。另一方面，利用电路结构不同，但放大性能指标相同的不同放大电路之间协同运行能够有效提高放大调理电路性能检测的准确性，防止相同结构的放大电路都因电路结构因素产生性能偏差导致无法进行有效的性能参考和检测的问题发生。
[0042]
本发明的一个实施例，如图3所示，所述放大调理芯片系统的信号调理方法包括：
[0043]
步骤1、所述核心处理器控制所述开关控制电路使所述第一开关和第二开关保持闭合状态，所述第三开关保持断开状态；
[0044]
步骤2、传感器实时采集数据，并将采集到的数据通过电压信号形式传输至第一调理电路和第二调理电路；
[0045]
步骤3、所述第一调理电路和第二调理电路通过斩波、放大和滤波处理，并将处理好的信号发送至核心处理器；
[0046]
步骤4、所述核心处理器将所述第一调理电路和第二调理电路输入的信号进行比较，并判断所述第一调理电路对传感器采集的信号进行处理后获得的电压信号与所述第二调理电路对传感器采集的信号进行处理后获得的电压信号之间是否存在电压差异值；如果不存在所述电压差异值，则执行步骤5；如果存在电压差异值，则执行步骤6；
[0047]
步骤5、所述核心处理器按照所述第一调理电路和第二调理电路的处理后获得电
压信号对应的电压平均值进行信号输出；
[0048]
步骤6、如果所述第一调理电路对传感器采集的信号进行处理后获得的电压信号与所述第二调理电路对传感器采集的信号进行处理后获得的电压信号之间存在电压差异值，则判断所述电压差异值是否大于预先设定的电压差异阈值；如果所述电压差异值未超过所述电压差异阈值，则执行步骤7；如果所述电压差异值超过所述电压差异阈值，则执行步骤8；
[0049]
步骤7、所述核心处理器将所述第一调理电路对传感器采集的信号进行处理后获得的电压信号与所述第二调理电路对传感器采集的信号进行处理后获得的电压信号进行平均值处理，获取最终输出电压信号，并且按照最终输出电压信号进行信号输出；
[0050]
步骤8、所述核心处理器启动灯光声音示警模块提示工作人员进行人体再次检测，并同时闭合所述第三调理电路，通过所述第三调理电路的检测判断第一调理电路和第二调理电路是否出现故障。
[0051]
其中，通过所述第三调理电路的检测判断第一调理电路和第二调理电路是否出现故障，包括：
[0052]
第一步、所述核心处理器通过获取通过第一调理电路、第二调理电路和第三调理电路处理后的电压信号；
[0053]
第二步、判断所述第一调理电路和第二调理电路获得的电压信号之间的电压差异值是否仍然大于所述电压差异阈值，如果此时电压差异值没有超过所述电压差异阈值，则执行第三步；如果此时电压差异值仍然超过所述电压差异阈值，则执行第四步；
[0054]
第三步、所述核心处理器按照所述第一调理电路、第二调理电路和第三调理电路的处理后获得电压信号对应的电压平均值进行信号输出；
[0055]
第四步、获取所述第三调理电路输出的电压信号，并分别获取所述第三调理电路输出的电压信号与第一调理电路输出的电压信号之间的第一电压差异值，以及第三调理电路输出的电压信号与所述第二调理电路输出的电压信号之间的第二电压差异值；判断所述第一电压差异值和第二电压差异值是否小于所述电压差异阈值；如果所述第一电压差异值和第二电压差异值中出现一个小于电压差异阈值的情况，则认定电压差异值小于所述电压差异阈值的那一路调理电路为正常运行调理电路，认定电压差异值大于所述电压差异阈值的那一路调理电路为故障调理电路；此时，所述核心处理器控制开关控制电路将所述故障调理电路的开关进行断开，保持所述正常运行调理电路和所述第三调理电路对应开关处于闭合导通状态；如果所述第一电压差异值和第二电压差异值中均小于电压差异阈值，则判断所述第一电压差异值和第二电压差异值中是否小于第二电压差异阈值；如果所述第一电压差异值和第二电压差异值中出现一个小于所述第二电压差异阈值时，则认定电压差异值小于所述第二电压差异阈值的那一路调理电路为正常运行调理电路，认定电压差异值大于所述第二电压差异阈值的那一路调理电路为故障调理电路；此时，所述核心处理器控制开关控制电路将所述故障调理电路的开关进行断开，保持所述正常运行调理电路和所述第三调理电路对应开关处于闭合导通状态。
[0056]
述技术方案的效果为：本实施例提出了一种生物微弱小信号的放大调理芯片系统通过三个调理电路运行方式能够在放大调理电路运行过程中，实时对所述放大调理电路进行运行性能检测和监控，有效提高放大调理电路在运行过程中的运行稳定性监控效率，并
通过三个调理电路之间的协同运行保证所述放大调理电路系统整体运行的稳定性。
[0057]
本发明的一个实施例，所述第二电压差异阈值通过如下公式获取：
[0058][0059]
其中，v1表示第一调理电路输出的电压值信号；v2表示第二调理电路输出的电压值信号；v
y1
表示所述电压差异阈值；v
y1
表示所述第二电压差异阈值。
[0060]
上述技术方案的效果为：通过上述公式获取的第二电压差异阈值能够有效提高故障放大调理电路的判断准确性和判断效率。同时，通过上述公式获取的第二电压差异阈能够根据实际第一调理电路、第二调理电路的电压信号检测情况进行自适应调整，进而有效提高第二电压差异阈值设置与实际第一调理电路、第二调理电路的电压信号检测的匹配性，进而提高第二电压差异阈值设置的合理性，能够极大程度上提高第一调理电路、第二调理电路性能检测的准确性。
[0061]
显然，本领域的技术人员可以对本发明进行各种改动和变型而不脱离本发明的精神和范围。这样，倘若本发明的这些修改和变型属于本发明权利要求及其等同技术的范围之内，则本发明也意图包含这些改动和变型在内。