CN105011924A - 一种超小型多功能高精度生理电采集装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种超小型多功能高精度生理电采集装置，包括第一PFC连接器、呼吸信号检测电路、多通道差分滤波电路与威尔逊中心网络电路、右腿驱动电路、芯片、芯片所需外围电路、供电电路、第二PFC连接器和第三PFC连接器。本发明的有益效果：通过紧凑化设计、使用BGA封装的ADS129x系列芯片和使用最小封装(例如0201封装)的器件，在保证性能的情况下模块大小为1.0cmX1.0cm至2.5cmX2.5cm。

Description

一种超小型多功能高精度生理电采集装置

技术领域

本发明属于生物医学技术以及可穿戴设备领域，具体涉及一种可以采集心电、肌电以及脑电的超小型多功能高精度生理电采集模块。

背景技术

可穿戴计算机是一种新概念、超微型、可穿戴的计算机系统，由于可以“穿戴”在人体上，所以可以实现人机之间自然、方便和直接的交互，使人们能以更自然的方式携带计算设备和获得计算功能，最终实现人机之间的“最佳结合和协同”。据权威部门预测，可穿戴科技会是市场上的下一个重头戏，未来三五年市场价值将从今天30～50亿美元发展到约500亿美元，市场潜力非常巨大(魏保志.热点技术专利预警分析(可穿戴计算设备分册)[M].北京：知识产权出版社，2014，1)。

整体来看，中国可穿戴设备市场主要的产品形态以智能手表为主，手环、项圈等为辅，功能分布在娱乐休闲以及健身、医疗健康领域，企业多在北京、深圳等一线城市。速途研究院预测，运动健身、医疗健康将成为重点发展的细分领域(冀静.速途研究院：2013年可穿戴设备市场分析[EB/OL].http://www.sootoo.com/content/467072.shtml，12月6日，2013)。然而，传统的医疗电子仪器因为体积庞大、功耗甚高无法很好地嵌入到可穿戴设备当中。

市场上已经有一些极具创意和价值的可穿戴健康设备，例如，Zephyr BioModule健身服和brainlink意念头箍。Zephyr BioModule健身服胸部位置有一个圆形的生物学传感器(BioModule)，这个生物学传感器中有一个能够监测动作和速度的加速度计，能够测量使用者的心率、呼吸速率和皮肤温度(魏保志.热点技术专利预警分析(可穿戴计算设备分册)[M].北京:知识产权出版社，2014，10-11)。brainlink意念头箍是深圳市宏智力科技有限公司推出的一款基于单通道脑电信号的可穿戴设备，用户可以通过其进行一些训练和操作。但是，这些可穿戴健康设备绝大多数都不是基于生理电信号开发的，但生理电信号在疾病诊断中具备极大的意义。即使有小部分设备是基于生理电信号开发，这些设备也只能采集1-2通道的生理电信号，这远远无法满足把可穿戴设备用于疾病诊断的要求。之所以出现这样状况，是因为生理电信号不仅幅度微小，而且频率很低。因此，对各种噪声及漂移特性的限制和要求就十分严格(余学飞.现代医学电子仪器原理与设计[M].广州：华南理工大学出版社，2007，8)。而市场上现有生理电采集模块不仅体积庞大、功耗甚高而且使用效果不能完全满足人们的要求，这不符合可穿戴设备小型化、低功耗、高性能的要求，导致了基于生理电信号开发的可穿戴设备在市场上数量极少。

发明内容

本发明的目的是为了解决上述问题，提供一种超小型多功能高精度生理电采集装置，通过合理化设计电路，使得该装置体积小，性能组、功能多样。

本发明的一种超小型多功能高精度生理电采集装置，包括第一PFC连接器集成区、呼吸信号检测电路集成区、多通道差分滤波电路与威尔逊中心网络电路集成区、右腿驱动电路集成区、芯片集成区、芯片所需外围电路集成区、供电电路集成区、第二PFC连接器集成区和第三PFC连接器集成区；第一PFC连接器集成区、呼吸信号检测电路集成区、多通道差分滤波电路与威尔逊中心网络电路集成区、右腿驱动电路集成区、芯片集成区与芯片所需外围电路集成区位于PCB板的正面，供电电路集成区、第二PFC连接器集成区和第三PFC连接器集成区为与PCB板的背面；第一PFC连接器集成区上集成有第一PFC连接器J1，呼吸信号检测电路集成区上面集成有呼吸信号检测电路，多通道差分滤波电路与威尔逊中心网络电路集成区上集成有多通道差分滤波电路和威尔逊中心网络电路，右腿驱动电路集成区上集成有右腿驱动电路，芯片集成区上集成有第一芯片U1、芯片所需外围电路集成区上集成有第一芯片U1所需的外围电路，供电电路集成区上集成有供电电路，第二PFC连接器集成区上集成有第二PFC连接器J2，第三PFC连接器集成区上集成有第三PFC连接器J3；第三PFC连接器J3与供电电路通过PCB板背板走线相连，供电电路还与第一芯片U1通过PCB板背板走线相连，第一芯片U1还与右腿驱动电路、多通道差分滤波电路、威尔逊中心网络电路、呼吸信号检测电路以及第二PFC连接器通过PCB板背板走线相连，右腿驱动电路、多通道差分滤波电路和威尔逊中心网络电路还与第一PFC连接器J1相连，第一芯片U1内还集成有电极脱落检测电路。

优选地，所述供电电路包括第二芯片U2、第三芯片U3、第九电阻R9、第十电阻R10、第十六电容C16、第十七电容C17、第十八电容C18、第十九电容C19、第五十八电容C58和第五十九电容C59；第二芯片U2的接脚1接地、接脚2与第九电阻R9串联，接脚3与第十七电容C17并联在接脚2与第九电阻R9导线上，接脚4空接，接脚5与第十六电容C16和第五十八电容C58并联，接脚5与AVSS串联，第九电阻R9与AVSS1和AVSS2串联；第三芯片U3的接脚7接地，接脚6与第十电阻R10串联，接脚8与第十八电容C18并联在接脚6与第十电阻R10导线上，接脚10空接，接脚9与第十九电容C19和第五十九电容C59并联，接脚9与AVDD串联，第十电阻R10与AVDD1和AVDD2串联。

优选地，所述多通道差分滤波电路包括第一二极管D1、第二二极管D2、第三二极管D3、第四二极管D4、第五二极管D5、第六二极管D6、第七二极管D8、第九二极管D9、第十二极管D10、第十一二极管D11、第十二二极管D12、第十三二极管D13、第十四二极管D14、第十五二极管D15、第十六二极管D16、第十七二极管D17、第十八二极管D18、第十九二极管D19、第二十二极管D20、第二十一二极管D21、第二十二二极管D22、第二十三二极管D23、第二十四二极管D24、第二十五二极管D25、第二十六二极管D26、第二十七二极管D27、第二十八二极管D28、第二十九二极管D29、第三十二极管D30、第三十一二极管D31、第三十二二极管D32、第二十电容C20、第二十一电容C21、第二十二电容C22、第二十三电容C23、第三十电容C30、第三十一电容C31、第三十二电容C32、第三十三电容C33、第三十四电容C34、第三十五电容C35、第三十六电容C36、第三十七电容C37、第三十八电容C38、第三十九电容C39、第四十电容C40、第四十一电容C41、第四十二电容C42、第四十三电容C43、第四十四电容C44、第四十五电容C45、第四十六电容C46、第四十七电容C47、第四十八电容C48、第四十九电容C49、第五十电容C50、第五十一电容C51、第五十二电容C52、第五十三电容C53、第五十四电容C54、第五十五电容C55、第五十六电容C56、第五十七电容C57、第十三电阻R13、第十四电阻R14、第十五电阻R15、第十六电阻R16、第二十三电阻R23、第二十四电阻R24、第二十五电阻R25、第二十六电阻R26、第二十七电阻R27、第二十九电阻R29、第三十电阻R30、第三十一电阻R31、第三十二电阻R32、第三十三电阻R33、第三十五电阻R35、第三十六电阻R36、第三十七电阻R37、第三十八电阻R38、第三十九电阻R39、第四十一电阻R41、第四十二电阻R42、第四十三电阻R43、第四十四电阻R44、第四十六电阻R46、第四十七电阻R47、第四十八电阻R48、第四十九电阻R49、第五十电阻R50、第五十二电阻R52、第五十三电阻R53、第五十四电阻R54、第五十五电阻R55、第五十六电阻R56、第五十八电阻R58、第五十九电阻R59、第六十电阻R60、第六十一电阻R61和第六十二电阻R62；第十三电阻R13、第十四电阻R14与IN1N串联，第十五电阻R15、第十六电阻R16与IN1P串联，第二十电容C20、第二十一电容C21、第一二极管D1和第二二极管D2与第十四电阻R14并联，第二十二电容C22、第二十三电容C23、第三二极管D3和第四二极管D4与第十六电阻R16并联，第二十电容C20、第二十一电容C21、第二十二电容C22和第二十三电容C23接地，第一二极管D1和第三二极管D3接AVDD，第二二极管D2和第四二极管D4接AVSS，第十三电阻R13接第一PFC连接器J1节点18，第十五电阻R15接第一PFC连接器J1节点17；

第二十三电阻R23、第二十四电阻R24与IN2N串联，第二十五电阻R25、第二十六电阻R26与IN2P串联，第三十电容C30、第三十一电容C31、第五二极管D5和第六二极管D6与第二十四电阻R24并联，第三十二电容C32、第三十三电容C33、第七二极管D7和第八二极管D8与第二十六电阻R26并联，第三十电容C30、第三十一电容C31、第三十二电容C32和第三十三电容C33接地，第五二极管D5和第七二极管D7接AVDD，第六二极管D6和第八二极管D8接AVSS，第二十三电阻R23接第一PFC连接器J1节点16，第二十五电阻R25接第一PFC连接器J1节点15，第二十七电阻R27与第二十六电阻R26并联，第二十七电阻R27接AVDD；

第二十九电阻R29、第三十电阻R30与IN3N串联，第三十一电阻R31、第三十二电阻R32与IN3P串联，第三十四电容C34、第三十五电容C35、第九二极管D9和第十二极管D10与第三十电阻R30并联，第三十六电容C36、第三十七电容C37、第十一二极管D11和第十二二极管D12与第三十二电阻R32并联，第三十四电容C34、第三十五电容C35、第三十六电容C36和第三十七电容C37接地，第九二极管D9和第十一二极管D11接AVDD，第十二极管D10和第十二二极管D12接AVSS，第二十九电阻R29接第一PFC连接器J1节点14，第三十一电阻R31接第一PFC连接器J1节点13，第三十三电阻R33与第三十二电阻R32并联，第三十三电阻R33接AVDD；

第三十五电阻R35、第三十六电阻R36与IN4N串联，第三十七电阻R37、第三十八电阻R38与IN4P串联，第三十八电容C38、第三十九电容C39、第十三二极管D13和第十四二极管D14与第三十六电阻R36并联，第四十电容C40、第四十一电容C41、第十五二极管D15和第十六二极管D16与第三十八电阻R38并联，第三十八电容C38、第三十九电容C39、第四十电容C40和第四十一电容C41接地，第十三二极管D13和第十五二极管D15接AVDD，第十四二极管D14和第十六二极管D16接AVSS，第三十五电阻R35接第一PFC连接器J1节点12，第三十七电阻R37接第一PFC连接器J1节点11，第三十九电阻R39与第三十八电阻R38并联，第三十九电阻R39接AVDD；

第四十一电阻R41、第四十二电阻R42与IN5P串联，第四十三电阻R43、第四十四电阻R44与IN5N串联，第四十二电容C42、第四十三电容C43、第十七二极管D17、第十八二极管D18和第四十电阻R40与第四十二电阻R42并联，第四十四电容C44、第四十五电容C45、第十九二极管D19和第二十二极管D20与第四十四电阻R44并联，第四十二电容C42、第四十三电容C43、第四十四电容C44和第四十五电容C45接地，第十七二极管D17和第十九二极管D19接AVDD，第十八二极管D18和第二十二极管D20接AVSS，第四十一电阻R41接第一PFC连接器J1节点9，第四十三电阻R43接第一PFC连接器J1节点8，第四十电阻R40接AVDD；

第四十七电阻R47、第四十八电阻R48与IN6P串联，第四十九电阻R49、第五十电阻R50与IN6N串联，第四十六电容C46、第四十七电容C47、第二十一二极管D21、第二十二二极管D22和第四十六电阻R46与第四十八电阻R48并联，第四十八电容C48、第四十九电容C49、第二十三二极管D23和第二十四二极管D24与第五十电阻R50并联，第四十六电容C46、第四十七电容C47、第四十八电容C48和第四十九电容C49接地，第二十一二极管D21和第二十三二极管D23接AVDD，第二十二二极管D22和第二十四二极管D24接AVSS，第四十七电阻R47接第一PFC连接器J1节点7，第四十九电阻R49接第一PFC连接器J1节点6，第四十六电阻R46接AVDD；

第五十三电阻R53、第五十四电阻R54与IN7P串联，第五十五电阻R55、第五十六电阻R56与IN7N串联，第五十电容C50、第五十一电容C51、第二十五二极管D25、第二十六二极管D26和第五十二电阻R52与第五十四电阻R54并联，第五十二电容C52、第五十三电容C53、第二十七二极管D27和第二十八二极管D28与第五十六电阻R56并联，第五十电容C50、第五十一电容C51、第五十二电容C52和第五十三电容C53接地，第二十五二极管D25和第二十七二极管D27接AVDD，第二十六二极管D26和第二十八二极管D28接AVSS，第五十三电阻R53接第一PFC连接器J1节点5，第五十五电阻R55接第一PFC连接器J1节点4，第五十二电阻R52接AVDD；

第五十九电阻R59、第六十电阻R60与IN8P串联，第六十一电阻R61、第六十二电阻R62与IN8N串联，第五十四电容C54、第五十五电容C55、第二十九二极管D29、第三十二极管D30和第五十八电阻R58与第六十电阻R60并联，第五十六电容C56、第五十七电容C57、第三十一二极管D31和第三十二二极管D32与第六十二电阻R62并联，第五十四电容C54、第五十五电容C55、第五十六电容C56和第五十七电容C57接地，第二十九二极管D29和第三十一二极管D31接AVDD，第三十二极管D30和第三十二二极管D32接AVSS，第五十九电阻R59接第一PFC连接器J1节点3，第六十一电阻R61接第一PFC连接器J1节点2，第五十八电阻R58接AVDD。

优选地，所述威尔逊中心网络电路包括第十九电阻R19、第二十二电阻R22、第二十八电阻R28、第三十四电阻R34、第四十五电阻R45、第五十一电阻R51、低五十七电阻R57和第六十三电阻R63；第十九电阻R19、第二十二电阻R22、第二十八电阻R28、第三十四电阻R34、第四十五电阻R45、第五十一电阻R51、低五十七电阻R57和第六十三电阻R63依次并联，第十九电阻R19、第二十二电阻R22、第二十八电阻R28、第三十四电阻R34、第四十五电阻R45、第五十一电阻R51、低五十七电阻R57和第六十三电阻R63全部与WCT相连，第十九电阻R19接IN1N，第二十二电阻R22接IN2N，第二十八电阻R28接IN3N，第三十四电阻R34接IN4N，第四十五电阻R45接IN5N，第五十一电阻R51接IN6N，低五十七电阻R57接IN7N，第六十三电阻R63接IN8N。

优选地，所述呼吸信号检测电路包括第十一电阻R11、第十二电阻R12、第十七电阻R17、第十八电阻R18、第二十电阻R20、第二十一电阻R21、第二十四电容C24、第二十五电容C25、第二十六电容C26、第二十七电容C27、第二十八电容C28、第二十九电容C29；第二十四电容C24、第二十五电容C25与IN1N串联，第二十六电容C26、第二十电阻R20和RESP＿MODP串联同时与第二十四电容C24并联，第十一电阻R11接AVDD同时与第二十五电容C25并联，第十二电阻R12接AVSS同时与第二十五电容C25并联，第二十四电容接第一PFC连接器J1节点20；第二十七电容C27、第二十八电容C28与IN1P串联，第二十九电容C29、第二十一电阻R21和RESP＿MODN串联同时与第二十七电容C27并联，第十七电阻接AVDD同时与第二十八电容C28并联，第十八电阻R18接AVSS同时与第二十八电容C28并联，第二十七电容C27接第一PFC连接器J1节点19。

优选地，所述右腿驱动电路包括电阻一R1、电阻二R2、电阻三R3、电阻四R4、电阻五R5、电阻六R6、电阻七R7、电阻八R8、电容一C1、电容二C2、电容三C3、电容四C4、电容五C5、电容六C6、电容七C7、电容八C8、电容九C9、电容十C10、电容十一C11、电容十二C12、电容十三C13、电容十四C14、电容十五C15和电容六十C60；电阻一R1与第一芯片U1接脚E4串联，同时与RESV并联；电阻三R3与ECG＿RL和第一芯片U1接脚B3串联，电阻二R2与第一芯片接脚A3串联同时与第三电阻R3并联，第四电阻R4和第九电容C9与第三电阻R3并联，同时与第一芯片U1接脚C3串联；第五电阻R5与第六电阻R6并联在第一芯片U1接脚C4上，第五电阻R5接AVDD，第六电阻R6接AVSS；WCT接第一芯片U1接脚D3上，同时第六十电容C60与之并联，第六十电容C60接AVSS；第一芯片U1接脚H7、D7和C7并联接地，第一芯片U1接脚D8和C8并联接DVDD，第一电容C1和第二电容C2同时与DVDD与第一芯片U1接脚D7并联；第一芯片U1接脚D5、C5、B5、A5、A8和D4并联同时接AVSS，第三电容C3和第四电容C4并联在AVSS上，同时第三电容C3和第四电容C4并联接地；第一芯片U1接脚A7、C6、B6、A6、B4和A4并联，同时接AVDD，第五电容C5和第六电容C6与AVDD并联，同时第五电容C5和第六电容C6并联接地；第七电容C7与第一芯片U1接脚G3串联，同时接AVSS；第八电容C8与第十电容C10并联接第一芯片U1接脚B7和AVSS；第十一电容C11接第一芯片U1接脚H6，同时接AVSS；第十二电容C12和第十三电容C13并联接第一芯片U1接脚H5，同时接AVSS；第八电阻R8与第一芯片U1接脚H4串联，同时第八电阻R8接VREFN，第七电阻R7与第八电阻R8并联，同时第七电阻R7接AVSS，VREFP接第一芯片U1接脚H3，第十四电容C14和第十五电容C15与第八电阻R8并联，同时并联在VREFP上。

本发明的有益效果：通过紧凑化设计、使用BGA封装的ADS129x系列芯片和使用最小封装(例如0201封装)的器件，在保证性能的情况下模块大小为1.0cmX1.0cm至2.5cmX2.5cm。

附图说明

图1为本发明的正面结构图图；

图2为本发明的背面结构图；

图3为本发明的逻辑连接图；

图4为本发明的第二PFC连接器J2和第三PFC连接器J3的接口图；

图5为本发明的供电电路电路图；

图6为本发明的多通道差分滤波电路电路图和第一PFC连接器J1的接口图；

图7为本发明的第一芯片U1和右腿驱动电路电路图；

图8为本发明的呼吸信号检测电路电路图；

图9为本发明的威尔逊中心网络电路电路图；

图10为本发明实施例采集的心电信号图；

图11为本发明实施例采集的肌电信号图；

图12为本发明实施例采集的呼吸信号图。

具体实施方式

下面结合附图和具体的实施例对本发明作进一步的阐述。

如图1、图2、图3和图4所示本发明超小型多功能高精度生理电采集装置，包括第一PFC连接器集成区1、呼吸信号检测电路集成区2、多通道差分滤波电路与威尔逊中心网络电路集成区3、右腿驱动电路集成区4、芯片集成区5、芯片所需外围电路集成区6、供电电路集成区7、第二PFC连接器集成区8和第三PFC连接器集成区9；第一PFC连接器集成区1、呼吸信号检测电路集成区2、多通道差分滤波电路与威尔逊中心网络电路集成区3、右腿驱动电路集成区4、芯片集成区5与芯片所需外围电路集成区6位于PCB板的正面，供电电路集成区7、第二PFC连接器集成区8和第三PFC连接器集成区9为与PCB板的背面；第一PFC连接器集成区1上集成有第一PFC连接器J1，呼吸信号检测电路集成区2上面集成有呼吸信号检测电路，多通道差分滤波电路与威尔逊中心网络电路集成区3上集成有多通道差分滤波电路和威尔逊中心网络电路，右腿驱动电路集成区4上集成有右腿驱动电路，芯片集成区5上集成有第一芯片U1、芯片所需外围电路集成区6上集成有第一芯片U1所需的外围电路，供电电路集成区7上集成有供电电路，第二PFC连接器集成区8上集成有第二PFC连接器J2，第三PFC连接器集成区9上集成有第三PFC连接器J3；第三PFC连接器J3与供电电路通过PCB板背板走线相连，供电电路还与第一芯片U1通过PCB板背板走线相连，第一芯片U1还与右腿驱动电路、多通道差分滤波电路、威尔逊中心网络电路、呼吸信号检测电路以及第二PFC连接器通过PCB板背板走线相连，右腿驱动电路、多通道差分滤波电路和威尔逊中心网络电路还与第一PFC连接器J1相连，第一芯片U1内还集成有电极脱落检测电路。通过紧凑化设计、使用BGA封装的ADS129x系列芯片和使用最小封装(例如0201封装)的器件，在保证性能的情况下模块大小为1.0cmX1.0cm至2.5cmX2.5cm。首先，外部正负电源通过第三FPC连接器J3接入供电电路，供电电路把外部正负电源转换成±2.5V给模块供电。贴在人体的电极片通过导线接至第一FPC连接器J1，至此生理电信号被接入本装置当中。接着，需要采集的生理电信号被接入多通道差分滤波电路中，根据用户需求的不同，模块最多可以提供八通道的生理电信号采集。然后，每通道的生理电信号经过一个2阶的RC低通滤波电路滤除高频成分和经过一组ESD保护器件去除人体静电过后被接入第一芯片U1。在第一芯片U1内部，生理电信号经过PGA电路放大，然后送至第一芯片U1内的ADC进行采样，然后得到相应的数字信号。此时，用户在模块外部可以通过第二FPC连接器J2上与第一芯片U1SPI接口相连的引脚读取数据。同时，在生理电信号被模数转换之前，第一芯片U1内部的电极片脱落检测电路会对信号进行检测，用来判断位于人体的电极是否发生脱落，当发现电极片有脱落现象时，第一芯片U1会在用户读取的数据中提示该通道的电极片发生了脱落。另外，第一芯片U1内部可以产生一个右腿驱动信号，该信号经过右腿驱动电路被接入第一FPC连接器J1,然后通过导线连至位于人体右腿的电极片，通过这种方式可以大幅地降低生理电信号中的工频噪声。在需要进行呼吸信号检测的应用中，第一芯片U1内部会产生一组高频交流信号，该信号经过呼吸信号检测电路被接入第一FPC连接器J1，然后通过导线连至位于人体胸腔的电极片，然后通过差分放大电路通道1对人体的呼吸信号进行采样。在需要得到更优异信号的应用中，第一芯片U1内部会产生威尔逊中心网络信号，然后该信号经过威尔逊中心网络电路被接入差分滤波电路中每个通道的差分放大负端作为参考信号，这样可以得到更加优异的生理电信号。如图3模块下端FPC连接器示意图中所示，模块下端左右位置各有一个20pin的FPC连接器(J2和J3)。通过这两个连接器，用户可以实现给模块供电、通过SPI协议与模块进行通信、控制模块工作状态等功能。J2各脚定义为：20和19脚为AVDD输出，18和17脚为AVSS输出，当模块外部的系统需要低噪声电源时只需要通过这两组管脚即可给外部提供低噪声的正负电压；16脚接U1的E4管脚为RESV输入，以备将来进行的拓展；15脚接U1的B8管脚为CLKSEL输入，通过CLKSEL输入电压的高低状态，可以控制模块是使用内部时钟还是使用外部时钟；14脚接U1的G8管脚为CLK信号，当模块需要使用外部时钟时外部时钟可以通过CLK信号线接入模块；13脚接U1的G5管脚为POWD输入，当用户需要关闭模块运行已达到降低功耗的目的时只需给POWD输入一个低电平信号；12脚接U1的G6管脚为RESET输入，当用户需要复位模块工作状态时只需要给RESET输入一个低电平信号；11脚接U1的F6管脚为DAISY输入，当用户需要使用多个模块配置成菊花链模式时，DAISY输入可以与其他模块的DOUT输出相连；10脚接U1的E8管脚为DOUT输出，模块通过SPI协议与外部通信时数据通过DOUT向外部输出；9脚接U1的H8管脚为DIN输入，模块通过SPI协议与外部通信时数据通过DIN向内部输入；8脚接U1的F8管脚为SCLK输入，模块通过SPI协议与外部通信时通信时钟通过SCLK输入；7脚接U1的F7管脚为CS输入，模块通过SPI协议与外部通信是片选信号通过CS输入；6脚接U1的D6管脚为DRDY输出，当模块完成某次采样以后DRDY会由高电平跳变成低电平以便通知用户已经完成一次数据采样；5脚接U1的G7管脚为START输入，当用户需要模块开始进行数据采样的时候只需要给START输入一个高电平信号，模块就会自动开始采样数据；4脚接U1的E5管脚为GPIO4，当用户需要进行一些IO操作时可以通过该脚输入或输出高低电平；3脚接U1的E6管脚为GPIO3，当用户需要进行一些IO操作时可以通过该脚输入或输出高低电平；2脚接U1的E7管脚为GPIO2，当用户需要进行一些IO操作时可以通过该脚输入或输出高低电平；1脚接U1的F5管脚为GPIO1，当用户需要进行一些IO操作时可以通过该脚输入或输出高低电平。J3各脚定义为：20和19脚为AVDD1输入，18和17脚为AVDD2输入，16和15脚为AVSS2输入，14和13脚为AVSS1输入，12和11脚为AGND，通过这五组管脚，用户可以通过AVDD1和AVSS1或者AVDD2和AVSS2给模块供电电路输入正负电源；10和9脚为DGND，8和7脚为DVDD1输入，6和5脚为DVDD2输入，通过R64焊接方式的不同可以选择DVDD1或DVDD2给模块数字电路部分供电(数字电压不易超过3.9V)；4脚为VREFN输入，3脚为VREFP输入，用户可以通过VREFP和VREFN管脚给模块提供更高精度的参考电压；2脚接U1的F3管脚为TESTN输出，1脚接U1的E3管脚为TESTP输出，用户通过TESTP和TESTN输出的波形检测模块工作是否正常。本模块中J2和J3所使用的连接器为松下公司提供的P5K系列连接器，该连接器具有高接触可靠性，可以承受反复的拔插，为模块与外部电路良好的连接提供了基础。

如图5所示供电电路包括第二芯片U2、第三芯片U3、第九电阻R9、第十电阻R10、第十六电容C16、第十七电容C17、第十八电容C18、第十九电容C19、第五十八电容C58和第五十九电容C59；第二芯片U2的接脚1接地、接脚2与第九电阻R9串联，接脚3与第十七电容C17并联在接脚2与第九电阻R9导线上，接脚4空接，接脚5与第十六电容C16和第五十八电容C58并联，接脚5与AVSS串联，第九电阻R9与AVSS1和AVSS2串联；第三芯片U3的接脚7接地，接脚6与第十电阻R10串联，接脚8与第十八电容C18并联在接脚6与第十电阻R10导线上，接脚10空接，接脚9与第十九电容C19和第五十九电容C59并联，接脚9与AVDD串联，第十电阻R10与AVDD1和AVDD2串联。供电电路通过使用2个LDO芯片(第二芯片U2和第三芯片U3)为系统提供±2.5V双电源。第九电阻R9和第十电阻R10为模块输入电压选择器件，根据第九电阻R9和第十电阻R10焊接方式的不同，模块可以选择AVDD1与AVSS1或AVDD2与AVSS2两种不同输入电压组合。第二芯片U2接输入电压,输入电压范围为-6V到-2.5V，第十七电容C17用来滤除输入电压当中的噪声；AVSS输出为固定的-2.5V，第十六电容C16用来滤除AVSS当中的低频噪声，第五十八电容C58用来滤除AVSS当中的高频噪声。第三芯片U3接输入电压，输入电压范围为+2.5V到+5.5V，第十八电容C18用来滤除输入电压当中的噪声；AVDD输出为固定的+2.5V，第十九电容C19用来滤除AVDD当中的低频噪声，第五十九电容C59用来滤除AVDD当中的高频噪声。另外，因为使用的两款LDO芯片皆为超低噪声LDO(TPS72325和TLV71325)使得±2.5V电源的噪声峰峰值皆不超过1mV、最大输出电流不超过500mA，这为降低后端信号中的电源噪声提供了基础。

如图6所示多通道差分滤波电路包括第一二极管D1、第二二极管D2、第三二极管D3、第四二极管D4、第五二极管D5、第六二极管D6、第七二极管D8、第九二极管D9、第十二极管D10、第十一二极管D11、第十二二极管D12、第十三二极管D13、第十四二极管D14、第十五二极管D15、第十六二极管D16、第十七二极管D17、第十八二极管D18、第十九二极管D19、第二十二极管D20、第二十一二极管D21、第二十二二极管D22、第二十三二极管D23、第二十四二极管D24、第二十五二极管D25、第二十六二极管D26、第二十七二极管D27、第二十八二极管D28、第二十九二极管D29、第三十二极管D30、第三十一二极管D31、第三十二二极管D32、第二十电容C20、第二十一电容C21、第二十二电容C22、第二十三电容C23、第三十电容C30、第三十一电容C31、第三十二电容C32、第三十三电容C33、第三十四电容C34、第三十五电容C35、第三十六电容C36、第三十七电容C37、第三十八电容C38、第三十九电容C39、第四十电容C40、第四十一电容C41、第四十二电容C42、第四十三电容C43、第四十四电容C44、第四十五电容C45、第四十六电容C46、第四十七电容C47、第四十八电容C48、第四十九电容C49、第五十电容C50、第五十一电容C51、第五十二电容C52、第五十三电容C53、第五十四电容C54、第五十五电容C55、第五十六电容C56、第五十七电容C57、第十三电阻R13、第十四电阻R14、第十五电阻R15、第十六电阻R16、第二十三电阻R23、第二十四电阻R24、第二十五电阻R25、第二十六电阻R26、第二十七电阻R27、第二十九电阻R29、第三十电阻R30、第三十一电阻R31、第三十二电阻R32、第三十三电阻R33、第三十五电阻R35、第三十六电阻R36、第三十七电阻R37、第三十八电阻R38、第三十九电阻R39、第四十一电阻R41、第四十二电阻R42、第四十三电阻R43、第四十四电阻R44、第四十六电阻R46、第四十七电阻R47、第四十八电阻R48、第四十九电阻R49、第五十电阻R50、第五十二电阻R52、第五十三电阻R53、第五十四电阻R54、第五十五电阻R55、第五十六电阻R56、第五十八电阻R58、第五十九电阻R59、第六十电阻R60、第六十一电阻R61和第六十二电阻R62；第十三电阻R13、第十四电阻R14与IN1N串联，第十五电阻R15、第十六电阻R16与IN1P串联，第二十电容C20、第二十一电容C21、第一二极管D1和第二二极管D2与第十四电阻R14并联，第二十二电容C22、第二十三电容C23、第三二极管D3和第四二极管D4与第十六电阻R16并联，第二十电容C20、第二十一电容C21、第二十二电容C22和第二十三电容C23接地，第一二极管D1和第三二极管D3接AVDD，第二二极管D2和第四二极管D4接AVSS，第十三电阻R13接第一PFC连接器J1节点18，第十五电阻R15接第一PFC连接器J1节点17；

第二十三电阻R23、第二十四电阻R24与IN2N串联，第二十五电阻R25、第二十六电阻R26与IN2P串联，第三十电容C30、第三十一电容C31、第五二极管D5和第六二极管D6与第二十四电阻R24并联，第三十二电容C32、第三十三电容C33、第七二极管D7和第八二极管D8与第二十六电阻R26并联，第三十电容C30、第三十一电容C31、第三十二电容C32和第三十三电容C33接地，第五二极管D5和第七二极管D7接AVDD，第六二极管D6和第八二极管D8接AVSS，第二十三电阻R23接第一PFC连接器J1节点16，第二十五电阻R25接第一PFC连接器J1节点15，第二十七电阻R27与第二十六电阻R26并联，第二十七电阻R27接AVDD；

第二十九电阻R29、第三十电阻R30与IN3N串联，第三十一电阻R31、第三十二电阻R32与IN3P串联，第三十四电容C34、第三十五电容C35、第九二极管D9和第十二极管D10与第三十电阻R30并联，第三十六电容C36、第三十七电容C37、第十一二极管D11和第十二二极管D12与第三十二电阻R32并联，第三十四电容C34、第三十五电容C35、第三十六电容C36和第三十七电容C37接地，第九二极管D9和第十一二极管D11接AVDD，第十二极管D10和第十二二极管D12接AVSS，第二十九电阻R29接第一PFC连接器J1节点14，第三十一电阻R31接第一PFC连接器J1节点13，第三十三电阻R33与第三十二电阻R32并联，第三十三电阻R33接AVDD；

第三十五电阻R35、第三十六电阻R36与IN4N串联，第三十七电阻R37、第三十八电阻R38与IN4P串联，第三十八电容C38、第三十九电容C39、第十三二极管D13和第十四二极管D14与第三十六电阻R36并联，第四十电容C40、第四十一电容C41、第十五二极管D15和第十六二极管D16与第三十八电阻R38并联，第三十八电容C38、第三十九电容C39、第四十电容C40和第四十一电容C41接地，第十三二极管D13和第十五二极管D15接AVDD，第十四二极管D14和第十六二极管D16接AVSS，第三十五电阻R35接第一PFC连接器J1节点12，第三十七电阻R37接第一PFC连接器J1节点11，第三十九电阻R39与第三十八电阻R38并联，第三十九电阻R39接AVDD；

第四十一电阻R41、第四十二电阻R42与IN5P串联，第四十三电阻R43、第四十四电阻R44与IN5N串联，第四十二电容C42、第四十三电容C43、第十七二极管D17、第十八二极管D18和第四十电阻R40与第四十二电阻R42并联，第四十四电容C44、第四十五电容C45、第十九二极管D19和第二十二极管D20与第四十四电阻R44并联，第四十二电容C42、第四十三电容C43、第四十四电容C44和第四十五电容C45接地，第十七二极管D17和第十九二极管D19接AVDD，第十八二极管D18和第二十二极管D20接AVSS，第四十一电阻R41接第一PFC连接器J1节点9，第四十三电阻R43接第一PFC连接器J1节点8，第四十电阻R40接AVDD；

第四十七电阻R47、第四十八电阻R48与IN6P串联，第四十九电阻R49、第五十电阻R50与IN6N串联，第四十六电容C46、第四十七电容C47、第二十一二极管D21、第二十二二极管D22和第四十六电阻R46与第四十八电阻R48并联，第四十八电容C48、第四十九电容C49、第二十三二极管D23和第二十四二极管D24与第五十电阻R50并联，第四十六电容C46、第四十七电容C47、第四十八电容C48和第四十九电容C49接地，第二十一二极管D21和第二十三二极管D23接AVDD，第二十二二极管D22和第二十四二极管D24接AVSS，第四十七电阻R47接第一PFC连接器J1节点7，第四十九电阻R49接第一PFC连接器J1节点6，第四十六电阻R46接AVDD；

第五十三电阻R53、第五十四电阻R54与IN7P串联，第五十五电阻R55、第五十六电阻R56与IN7N串联，第五十电容C50、第五十一电容C51、第二十五二极管D25、第二十六二极管D26和第五十二电阻R52与第五十四电阻R54并联，第五十二电容C52、第五十三电容C53、第二十七二极管D27和第二十八二极管D28与第五十六电阻R56并联，第五十电容C50、第五十一电容C51、第五十二电容C52和第五十三电容C53接地，第二十五二极管D25和第二十七二极管D27接AVDD，第二十六二极管D26和第二十八二极管D28接AVSS，第五十三电阻R53接第一PFC连接器J1节点5，第五十五电阻R55接第一PFC连接器J1节点4，第五十二电阻R52接AVDD；

第五十九电阻R59、第六十电阻R60与IN8P串联，第六十一电阻R61、第六十二电阻R62与IN8N串联，第五十四电容C54、第五十五电容C55、第二十九二极管D29、第三十二极管D30和第五十八电阻R58与第六十电阻R60并联，第五十六电容C56、第五十七电容C57、第三十一二极管D31和第三十二二极管D32与第六十二电阻R62并联，第五十四电容C54、第五十五电容C55、第五十六电容C56和第五十七电容C57接地，第二十九二极管D29和第三十一二极管D31接AVDD，第三十二极管D30和第三十二二极管D32接AVSS，第五十九电阻R59接第一PFC连接器J1节点3，第六十一电阻R61接第一PFC连接器J1节点2，第五十八电阻R58接AVDD。模块上部有一个20pin的0.5mm脚间距的第一FPC连接器J1。第一FPC连接器J1各脚定义为：20和19脚接呼吸信号检测电路的输出端，同时通过导线与位于人体的呼吸信号检测电极相连；18和17脚接生理电采集通道1的输入端，同时通过导线与位于人体的电极相连；16和15脚接生理电采集通道2的输入端，同时通过导线与位于人体的电极相连；14和13脚接生理电采集通道3的的输入端，同时通过导线与位于人体的电极相连；12和11脚接生理电采集通道4的的输入端，同时通过导线与位于人体的电极相连；10脚接右腿驱动电路的输出端，同时与位于人体右腿的电极相连；9和8脚接生理电采集通道5的输入端，同时通过导线与位于人体的电极相连；7和6脚接生理电采集通道6的输入端，同时通过导线与位于人体的电极相连；5和4脚接生理电采集通道7的输入端，同时通过导线与位于人体的电极相连；3和2脚接生理电采集通道8的输入端，同时通过导线与位于人体的电极相连；1脚接AGND，同时与导线的屏蔽线相连。生理电信号通过第三PFC连接器J3上的各个引脚接入模块的差分滤波电路当中，右腿驱动信号也通过该接口送至人体，同时导线的屏蔽线通过该接口连至AGND。本模块第一PFC连接器J1所使用的FPC连接器体积小、性能优，大大地减少了传统生理电采集设备中传感器接口的大小，这为大大缩小模块尺寸提供了依据。

在多通道差分滤波电路中，每通道都带有一个2阶RC低通滤波以及ESD保护电路。一个通道上四个电阻和四个电容构成正负的二阶RC低通滤波电路，四个二极管都选用ESD保护二极管，当输入端引入±15kV以内的静电时这些二极管会导通，把静电引入供电电路中从而起到保护后端电路的作用。通道二至八上另有一个电阻起上拉电阻的作用。本装置使用的差分滤波电路起到去除需要采集的生理电信号中的高频噪声的作用，这样后端采样到的信号更加显著。

如图9所示威尔逊中心网络电路包括第十九电阻R19、第二十二电阻R22、第二十八电阻R28、第三十四电阻R34、第四十五电阻R45、第五十一电阻R51、低五十七电阻R57和第六十三电阻R63；第十九电阻R19、第二十二电阻R22、第二十八电阻R28、第三十四电阻R34、第四十五电阻R45、第五十一电阻R51、低五十七电阻R57和第六十三电阻R63依次并联，第十九电阻R19、第二十二电阻R22、第二十八电阻R28、第三十四电阻R34、第四十五电阻R45、第五十一电阻R51、低五十七电阻R57和第六十三电阻R63全部与WCT相连，第十九电阻R19接IN1N，第二十二电阻R22接IN2N，第二十八电阻R28接IN3N，第三十四电阻R34接IN4N，第四十五电阻R45接IN5N，第五十一电阻R51接IN6N，低五十七电阻R57接IN7N，第六十三电阻R63接IN8N。威尔逊中心网络电路通过把差分滤波电路中3个通道的输入信号进行硬件上的累积以及平均之后反馈至各个通道的输入负端的方式，提高了采集到的信号质量。

如图8所示呼吸信号检测电路包括第十一电阻R11、第十二电阻R12、第十七电阻R17、第十八电阻R18、第二十电阻R20、第二十一电阻R21、第二十四电容C24、第二十五电容C25、第二十六电容C26、第二十七电容C27、第二十八电容C28、第二十九电容C29；第二十四电容C24、第二十五电容C25与IN1N串联，第二十六电容C26、第二十电阻R20和RESP＿MODP串联同时与第二十四电容C24并联，第十一电阻R11接AVDD同时与第二十五电容C25并联，第十二电阻R12接AVSS同时与第二十五电容C25并联，第二十四电容接第一PFC连接器J1节点20；第二十七电容C27、第二十八电容C28与IN1P串联，第二十九电容C29、第二十一电阻R21和RESP＿MODN串联同时与第二十七电容C27并联，第十七电阻接AVDD同时与第二十八电容C28并联，第十八电阻R18接AVSS同时与第二十八电容C28并联，第二十七电容C27接第一PFC连接器J1节点19。第二十电阻电阻R20在呼吸信号检测电路中起到限制流入人体的呼吸检测信号电流大小的作用；第二十六电容电容C26在呼吸信号检测电路中起到隔离流入人体的呼吸检测信号中直流成分的作用；第二十四电容C24和第二十五电容C25在呼吸信号检测电路中起到隔离流入人体的呼吸检测信号中直流成分的作用；第十一电阻R11和第十二电阻R12起到为后端电路提供直流偏量的作用。第二十一电阻R21在呼吸信号检测电路中起到限制流入人体的呼吸检测信号电流大小的作用；第二十九电容C29在呼吸信号检测电路中起到隔离流入人体的呼吸检测信号中直流成分的作用；第二十七电容C27和第二十八电容C28在呼吸信号检测电路中起到隔离流入人体的呼吸检测信号中直流成分的作用；第十七电阻R17和第十八电阻R18起到为后端电路提供直流偏量的作用。本装置使用的呼吸信号检测电路通过向人体注入一个高频的交流信号，当人体每进行一次呼吸时胸腔的波动会引起胸阻抗的变化从而引起交流信号波动，用户可以通过检测这交流信号的波动来达到人体呼吸信号检测的目的。

如图7所示的右腿驱动电路包括电阻一R1、电阻二R2、电阻三R3、电阻四R4、电阻五R5、电阻六R6、电阻七R7、电阻八R8、电容一C1、电容二C2、电容三C3、电容四C4、电容五C5、电容六C6、电容七C7、电容八C8、电容九C9、电容十C10、电容十一C11、电容十二C12、电容十三C13、电容十四C14、电容十五C15和电容六十C60；电阻一R1与第一芯片U1接脚E4串联，同时与RESV并联；电阻三R3与ECG＿RL和第一芯片U1接脚B3串联，电阻二R2与第一芯片接脚A3串联同时与第三电阻R3并联，第四电阻R4和第九电容C9与第三电阻R3并联，同时与第一芯片U1接脚C3串联；第五电阻R5与第六电阻R6并联在第一芯片U1接脚C4上，第五电阻R5接AVDD，第六电阻R6接AVSS；WCT接第一芯片U1接脚D3上，同时第六十电容C60与之并联，第六十电容C60接AVSS；第一芯片U1接脚H7、D7和C7并联接地，第一芯片U1接脚D8和C8并联接DVDD，第一电容C1和第二电容C2同时与DVDD与第一芯片U1接脚D7并联；第一芯片U1接脚D5、C5、B5、A5、A8和D4并联同时接AVSS，第三电容C3和第四电容C4并联在AVSS上，同时第三电容C3和第四电容C4并联接地；第一芯片U1接脚A7、C6、B6、A6、B4和A4并联，同时接AVDD，第五电容C5和第六电容C6与AVDD并联，同时第五电容C5和第六电容C6并联接地；第七电容C7与第一芯片U1接脚G3串联，同时接AVSS；第八电容C8与第十电容C10并联接第一芯片U1接脚B7和AVSS；第十一电容C11接第一芯片U1接脚H6，同时接AVSS；第十二电容C12和第十三电容C13并联接第一芯片U1接脚H5，同时接AVSS；第八电阻R8与第一芯片U1接脚H4串联，同时第八电阻R8接VREFN，第七电阻R7与第八电阻R8并联，同时第七电阻R7接AVSS，VREFP接第一芯片U1接脚H3，第十四电容C14和第十五电容C15与第八电阻R8并联，同时并联在VREFP上。第九电容C9在右腿驱动电路中起到限制右腿驱动信号中高频成分的作用；第五电阻R5和第六电阻R6在右腿驱动电路中起到分压的作用，两者分得的电压可以送至第一芯片U1内作为右腿驱动信号的参考电压。本模块使用的右腿驱动电路通过向人体注入一个共模电压以达到提供模块共模抑制比的功能，这样可以大大减少采集过程中的共模干扰。

当某通道的差分信号送至第一芯片U1的相应管脚后，芯片内部的PGA电路会根据用户配置放大差分信号，同时通过第一芯片U1内部的电极脱落检测电路对信号进行检测来判断用户身体上的电极片是否发生脱落，然后在送至第一芯片U1内部的ADC内进行模数转换得到数字信号，之后用户可以第一芯片U1芯片上的SPI接口与上位机进行通信。本装置所使用的主功能芯片为德州仪器公司生产BGA封装的ADS129x系列芯片，该芯片性能优异、尺寸极小为大大降低模块的尺寸提供了基础。同时，根据用户需求的不同，模块可以使用提供不同通道数的芯片，这样可以降低模块的成本。

当使用本模块进行心电信号采集时，在标准导联I模式下，贴于人体的3个电极片分别为于人体左手手腕内侧、人体右手手腕内侧以及人体右腿脚踝内侧。位于人体左手的电极片(LA)通过导线接入装置第一PFC连接器J1的17脚，然后接入差分滤波电路最后接入第一芯片U1的H1管脚。位于人体右手的电极片(RA)通过导线接入装置第一PFC连接器的18脚，然后接入差分滤波电路最后接入第一芯片U1的H2管脚。位于人体右腿的电极片(RL)通过导线接入装置第一PFC连接器J1的10脚，然后接入模块的右腿驱动电路当中。然后使用模块在500HZ采样频率、6倍放大倍数参数下对平躺在床上的被试进行心电信号的采集。实际的采样结果如图10所示，从图中可以明显地看出ECG信号的特征波形。专业的医护人员可以根据这些波形判断被试的心脏健康状况。

当使用本模块进行肌电信号采集时，在常规的肌电测量方法下，贴于人体的2个电极片分别位于人体左手距手心10cm处和位于人体左手距手心15cm处。位于人体左手距手心10cm的电极片通过导线接入装置第一PFC连接器J1的18脚，然后接入差分滤波电路最后接入第一芯片U1的H2管脚。位于人体左手距手心15cm的电极片通过导线接入装置第一PFC连接器J1的17脚，然后接入差分滤波电路最后接入第一芯片U1的H1管脚。然后使用模块在1000HZ采样频率、6倍放大倍数参数下对静坐在位子上不停地握手的被试进行肌电信号的采集。实际的采样结果如图11所示，从图中可以明显地看出被试每握拳一次，模块可以采集到一组EMG波群。根据这几组波群可以反映出被试的握手幅度和握手频率等信息。

在使用本模块进行呼吸信号检测时，在符合医学的要求下，贴于人体的2个电极片分别位于右侧锁骨下的胸腔上以及位于左侧锁骨下的胸腔上。位于右侧锁骨下的胸腔上的电极片通过导线接入装置第一PFC连接器J1的20脚，然后接入呼吸信号检测电路，最后被送至第一芯片U1的H2管脚。位于左侧锁骨下的胸腔上的电极片通过导线接入装置第一PFC连接器J1的19脚，然后接入呼吸信号检测电路，最后被送至第一芯片U1的H1管脚。然后使用模块在500HZ采样频率、6倍放大倍数参数下对站立不动并且处于正常呼吸状态下的被试进行呼吸信号检测。实际的采样结果如图12所示，从图中可以明显看出被试每呼吸一次，模块采集到的波形会产生一次波动。根据这些波动可以反映出被试呼吸的速率以及呼吸的幅度等信息。

本领域的普通技术人员将会意识到，这里所述的实施例是为了帮助读者理解本发明的原理，应被理解为本发明的保护范围并不局限于这样的特别陈述和实施例。本领域的普通技术人员可以根据本发明公开的这些技术启示做出各种不脱离本发明实质的其它各种具体变形和组合，这些变形和组合仍然在本发明的保护范围内。

Claims (6)

1.一种超小型多功能高精度生理电采集装置，其特征在于：包括第一PFC连接器集成区(1)、呼吸信号检测电路集成区(2)、多通道差分滤波电路与威尔逊中心网络电路集成区(3)、右腿驱动电路集成区(4)、芯片集成区(5)、芯片所需外围电路集成区(6)、供电电路集成区(7)、第二PFC连接器集成区(8)和第三PFC连接器集成区(9)；第一PFC连接器集成区(1)、呼吸信号检测电路集成区(2)、多通道差分滤波电路与威尔逊中心网络电路集成区(3)、右腿驱动电路集成区(4)、芯片集成区(5)与芯片所需外围电路集成区(6)位于PCB板的正面，供电电路集成区(7)、第二PFC连接器集成区(8)和第三PFC连接器集成区(9)为与PCB板的背面；第一PFC连接器集成区(1)上集成有第一PFC连接器J1，呼吸信号检测电路集成区(2)上面集成有呼吸信号检测电路，多通道差分滤波电路与威尔逊中心网络电路集成区(3)上集成有多通道差分滤波电路和威尔逊中心网络电路，右腿驱动电路集成区(4)上集成有右腿驱动电路，芯片集成区(5)上集成有第一芯片U1、芯片所需外围电路集成区(6)上集成有第一芯片U1所需的外围电路，供电电路集成区(7)上集成有供电电路，第二PFC连接器集成区(8)上集成有第二PFC连接器J2，第三PFC连接器集成区(9)上集成有第三PFC连接器J3；第三PFC连接器J3与供电电路通过PCB板背板走线相连，供电电路还与第一芯片U1通过PCB板背板走线相连，第一芯片U1还与右腿驱动电路、多通道差分滤波电路、威尔逊中心网络电路、呼吸信号检测电路以及第二PFC连接器通过PCB板背板走线相连，右腿驱动电路、多通道差分滤波电路和威尔逊中心网络电路还与第一PFC连接器J1相连，第一芯片U1内还集成有电极脱落检测电路。

2.如权利要求1所述的超小型多功能高精度生理电采集装置，其特征在于：所述供电电路包括第二芯片U2、第三芯片U3、第九电阻R9、第十电阻R10、第十六电容C16、第十七电容C17、第十八电容C18、第十九电容C19、第五十八电容C58和第五十九电容C59；第二芯片U2的接脚1接地、接脚2与第九电阻R9串联，接脚3与第十七电容C17并联在接脚2与第九电阻R9导线上，接脚4空接，接脚5与第十六电容C16和第五十八电容C58并联，接脚5与AVSS串联，第九电阻R9与AVSS1和AVSS2串联；第三芯片U3的接脚7接地，接脚6与第十电阻R10串联，接脚8与第十八电容C18并联在接脚6与第十电阻R10导线上，接脚10空接，接脚9与第十九电容C19和第五十九电容C59并联，接脚9与AVDD串联，第十电阻R10与AVDD1和AVDD2串联。

3.如权利要求1所述的超小型多功能高精度生理电采集装置，其特征在于：所述多通道差分滤波电路包括第一二极管D1、第二二极管D2、第三二极管D3、第四二极管D4、第五二极管D5、第六二极管D6、第七二极管D8、第九二极管D9、第十二极管D10、第十一二极管D11、第十二二极管D12、第十三二极管D13、第十四二极管D14、第十五二极管D15、第十六二极管D16、第十七二极管D17、第十八二极管D18、第十九二极管D19、第二十二极管D20、第二十一二极管D21、第二十二二极管D22、第二十三二极管D23、第二十四二极管D24、第二十五二极管D25、第二十六二极管D26、第二十七二极管D27、第二十八二极管D28、第二十九二极管D29、第三十二极管D30、第三十一二极管D31、第三十二二极管D32、第二十电容C20、第二十一电容C21、第二十二电容C22、第二十三电容C23、第三十电容C30、第三十一电容C31、第三十二电容C32、第三十三电容C33、第三十四电容C34、第三十五电容C35、第三十六电容C36、第三十七电容C37、第三十八电容C38、第三十九电容C39、第四十电容C40、第四十一电容C41、第四十二电容C42、第四十三电容C43、第四十四电容C44、第四十五电容C45、第四十六电容C46、第四十七电容C47、第四十八电容C48、第四十九电容C49、第五十电容C50、第五十一电容C51、第五十二电容C52、第五十三电容C53、第五十四电容C54、第五十五电容C55、第五十六电容C56、第五十七电容C57、第十三电阻R13、第十四电阻R14、第十五电阻R15、第十六电阻R16、第二十三电阻R23、第二十四电阻R24、第二十五电阻R25、第二十六电阻R26、第二十七电阻R27、第二十九电阻R29、第三十电阻R30、第三十一电阻R31、第三十二电阻R32、第三十三电阻R33、第三十五电阻R35、第三十六电阻R36、第三十七电阻R37、第三十八电阻R38、第三十九电阻R39、第四十一电阻R41、第四十二电阻R42、第四十三电阻R43、第四十四电阻R44、第四十六电阻R46、第四十七电阻R47、第四十八电阻R48、第四十九电阻R49、第五十电阻R50、第五十二电阻R52、第五十三电阻R53、第五十四电阻R54、第五十五电阻R55、第五十六电阻R56、第五十八电阻R58、第五十九电阻R59、第六十电阻R60、第六十一电阻R61和第六十二电阻R62；第十三电阻R13、第十四电阻R14与IN1N串联，第十五电阻R15、第十六电阻R16与IN1P串联，第二十电容C20、第二十一电容C21、第一二极管D1和第二二极管D2与第十四电阻R14并联，第二十二电容C22、第二十三电容C23、第三二极管D3和第四二极管D4与第十六电阻R16并联，第二十电容C20、第二十一电容C21、第二十二电容C22和第二十三电容C23接地，第一二极管D1和第三二极管D3接AVDD，第二二极管D2和第四二极管D4接AVSS，第十三电阻R13接第一PFC连接器J1节点18，第十五电阻R15接第一PFC连接器J1节点17；

第二十三电阻R23、第二十四电阻R24与IN2N串联，第二十五电阻R25、第二十六电阻R26与IN2P串联，第三十电容C30、第三十一电容C31、第五二极管D5和第六二极管D6与第二十四电阻R24并联，第三十二电容C32、第三十三电容C33、第七二极管D7和第八二极管D8与第二十六电阻R26并联，第三十电容C30、第三十一电容C31、第三十二电容C32和第三十三电容C33接地，第五二极管D5和第七二极管D7接AVDD，第六二极管D6和第八二极管D8接AVSS，第二十三电阻R23接第一PFC连接器J1节点16，第二十五电阻R25接第一PFC连接器J1节点15，第二十七电阻R27与第二十六电阻R26并联，第二十七电阻R27接AVDD；

第二十九电阻R29、第三十电阻R30与IN3N串联，第三十一电阻R31、第三十二电阻R32与IN3P串联，第三十四电容C34、第三十五电容C35、第九二极管D9和第十二极管D10与第三十电阻R30并联，第三十六电容C36、第三十七电容C37、第十一二极管D11和第十二二极管D12与第三十二电阻R32并联，第三十四电容C34、第三十五电容C35、第三十六电容C36和第三十七电容C37接地，第九二极管D9和第十一二极管D11接AVDD，第十二极管D10和第十二二极管D12接AVSS，第二十九电阻R29接第一PFC连接器J1节点14，第三十一电阻R31接第一PFC连接器J1节点13，第三十三电阻R33与第三十二电阻R32并联，第三十三电阻R33接AVDD；

第三十五电阻R35、第三十六电阻R36与IN4N串联，第三十七电阻R37、第三十八电阻R38与IN4P串联，第三十八电容C38、第三十九电容C39、第十三二极管D13和第十四二极管D14与第三十六电阻R36并联，第四十电容C40、第四十一电容C41、第十五二极管D15和第十六二极管D16与第三十八电阻R38并联，第三十八电容C38、第三十九电容C39、第四十电容C40和第四十一电容C41接地，第十三二极管D13和第十五二极管D15接AVDD，第十四二极管D14和第十六二极管D16接AVSS，第三十五电阻R35接第一PFC连接器J1节点12，第三十七电阻R37接第一PFC连接器J1节点11，第三十九电阻R39与第三十八电阻R38并联，第三十九电阻R39接AVDD；

第四十一电阻R41、第四十二电阻R42与IN5P串联，第四十三电阻R43、第四十四电阻R44与IN5N串联，第四十二电容C42、第四十三电容C43、第十七二极管D17、第十八二极管D18和第四十电阻R40与第四十二电阻R42并联，第四十四电容C44、第四十五电容C45、第十九二极管D19和第二十二极管D20与第四十四电阻R44并联，第四十二电容C42、第四十三电容C43、第四十四电容C44和第四十五电容C45接地，第十七二极管D17和第十九二极管D19接AVDD，第十八二极管D18和第二十二极管D20接AVSS，第四十一电阻R41接第一PFC连接器J1节点9，第四十三电阻R43接第一PFC连接器J1节点8，第四十电阻R40接AVDD；

第四十七电阻R47、第四十八电阻R48与IN6P串联，第四十九电阻R49、第五十电阻R50与IN6N串联，第四十六电容C46、第四十七电容C47、第二十一二极管D21、第二十二二极管D22和第四十六电阻R46与第四十八电阻R48并联，第四十八电容C48、第四十九电容C49、第二十三二极管D23和第二十四二极管D24与第五十电阻R50并联，第四十六电容C46、第四十七电容C47、第四十八电容C48和第四十九电容C49接地，第二十一二极管D21和第二十三二极管D23接AVDD，第二十二二极管D22和第二十四二极管D24接AVSS，第四十七电阻R47接第一PFC连接器J1节点7，第四十九电阻R49接第一PFC连接器J1节点6，第四十六电阻R46接AVDD；

第五十三电阻R53、第五十四电阻R54与IN7P串联，第五十五电阻R55、第五十六电阻R56与IN7N串联，第五十电容C50、第五十一电容C51、第二十五二极管D25、第二十六二极管D26和第五十二电阻R52与第五十四电阻R54并联，第五十二电容C52、第五十三电容C53、第二十七二极管D27和第二十八二极管D28与第五十六电阻R56并联，第五十电容C50、第五十一电容C51、第五十二电容C52和第五十三电容C53接地，第二十五二极管D25和第二十七二极管D27接AVDD，第二十六二极管D26和第二十八二极管D28接AVSS，第五十三电阻R53接第一PFC连接器J1节点5，第五十五电阻R55接第一PFC连接器J1节点4，第五十二电阻R52接AVDD；

第五十九电阻R59、第六十电阻R60与IN8P串联，第六十一电阻R61、第六十二电阻R62与IN8N串联，第五十四电容C54、第五十五电容C55、第二十九二极管D29、第三十二极管D30和第五十八电阻R58与第六十电阻R60并联，第五十六电容C56、第五十七电容C57、第三十一二极管D31和第三十二二极管D32与第六十二电阻R62并联，第五十四电容C54、第五十五电容C55、第五十六电容C56和第五十七电容C57接地，第二十九二极管D29和第三十一二极管D31接AVDD，第三十二极管D30和第三十二二极管D32接AVSS，第五十九电阻R59接第一PFC连接器J1节点3，第六十一电阻R61接第一PFC连接器J1节点2，第五十八电阻R58接AVDD。

4.如权利要求1所述的超小型多功能高精度生理电采集装置，其特征在于：所述威尔逊中心网络电路包括第十九电阻R19、第二十二电阻R22、第二十八电阻R28、第三十四电阻R34、第四十五电阻R45、第五十一电阻R51、低五十七电阻R57和第六十三电阻R63；第十九电阻R19、第二十二电阻R22、第二十八电阻R28、第三十四电阻R34、第四十五电阻R45、第五十一电阻R51、低五十七电阻R57和第六十三电阻R63依次并联，第十九电阻R19、第二十二电阻R22、第二十八电阻R28、第三十四电阻R34、第四十五电阻R45、第五十一电阻R51、低五十七电阻R57和第六十三电阻R63全部与WCT相连，第十九电阻R19接IN1N，第二十二电阻R22接IN2N，第二十八电阻R28接IN3N，第三十四电阻R34接IN4N，第四十五电阻R45接IN5N，第五十一电阻R51接IN6N，低五十七电阻R57接IN7N，第六十三电阻R63接IN8N。

5.如权利要求1所述的超小型多功能高精度生理电采集装置，其特征在于：所述呼吸信号检测电路包括第十一电阻R11、第十二电阻R12、第十七电阻R17、第十八电阻R18、第二十电阻R20、第二十一电阻R21、第二十四电容C24、第二十五电容C25、第二十六电容C26、第二十七电容C27、第二十八电容C28、第二十九电容C29；第二十四电容C24、第二十五电容C25与IN1N串联，第二十六电容C26、第二十电阻R20和RESP＿MODP串联同时与第二十四电容C24并联，第十一电阻R11接AVDD同时与第二十五电容C25并联，第十二电阻R12接AVSS同时与第二十五电容C25并联，第二十四电容接第一PFC连接器J1节点20；第二十七电容C27、第二十八电容C28与IN1P串联，第二十九电容C29、第二十一电阻R21和RESP＿MODN串联同时与第二十七电容C27并联，第十七电阻接AVDD同时与第二十八电容C28并联，第十八电阻R18接AVSS同时与第二十八电容C28并联，第二十七电容C27接第一PFC连接器J1节点19。

6.如权利要求1所述的超小型多功能高精度生理电采集装置，其特征在于：所述右腿驱动电路包括电阻一R1、电阻二R2、电阻三R3、电阻四R4、电阻五R5、电阻六R6、电阻七R7、电阻八R8、电容一C1、电容二C2、电容三C3、电容四C4、电容五C5、电容六C6、电容七C7、电容八C8、电容九C9、电容十C10、电容十一C11、电容十二C12、电容十三C13、电容十四C14、电容十五C15和电容六十C60；电阻一R1与第一芯片U1接脚E4串联，同时与RESV并联；电阻三R3与ECG＿RL和第一芯片U1接脚B3串联，电阻二R2与第一芯片接脚A3串联同时与第三电阻R3并联，第四电阻R4和第九电容C9与第三电阻R3并联，同时与第一芯片U1接脚C3串联；第五电阻R5与第六电阻R6并联在第一芯片U1接脚C4上，第五电阻R5接AVDD，第六电阻R6接AVSS；WCT接第一芯片U1接脚D3上，同时第六十电容C60与之并联，第六十电容C60接AVSS；第一芯片U1接脚H7、D7和C7并联接地，第一芯片U1接脚D8和C8并联接DVDD，第一电容C1和第二电容C2同时与DVDD与第一芯片U1接脚D7并联；第一芯片U1接脚D5、C5、B5、A5、A8和D4并联同时接AVSS，第三电容C3和第四电容C4并联在AVSS上，同时第三电容C3和第四电容C4并联接地；第一芯片U1接脚A7、C6、B6、A6、B4和A4并联，同时接AVDD，第五电容C5和第六电容C6与AVDD并联，同时第五电容C5和第六电容C6并联接地；第七电容C7与第一芯片U1接脚G3串联，同时接AVSS；第八电容C8与第十电容C10并联接第一芯片U1接脚B7和AVSS；第十一电容C11接第一芯片U1接脚H6，同时接AVSS；第十二电容C12和第十三电容C13并联接第一芯片U1接脚H5，同时接AVSS；第八电阻R8与第一芯片U1接脚H4串联，同时第八电阻R8接VREFN，第七电阻R7与第八电阻R8并联，同时第七电阻R7接AVSS，VREFP接第一芯片U1接脚H3，第十四电容C14和第十五电容C15与第八电阻R8并联，同时并联在VREFP上。