用于生物电阻抗检测的恒流源电路研究

摘要

生物电阻抗技术是通过电学方法测量人体水分来提取人体的生物电阻抗信息,并根据这些信息来反映人体成分。在对人体的生物电阻抗进行检测时,检测结果通常会受人体皮肤表面的温度、湿度或破损情况等多种因素的影响而出现失真。针对因接触阻抗值不稳定会影响测量结果的问题,设计检测核心环节恒流源电路时,在消除输出信号直流分量的前提下尽可能提高恒流源的输出阻抗。尤其在高频情况下,保证其具有一定的输出阻抗,以此来消除接触阻抗所带来的干扰。在恒流源的设计实现上,采用现场可编程逻辑门阵列(Field Programmable Gate Array,FPGA)生成一个直接数字式频率合成器(Direct Digital Frequency Synthesis,DDS)信号,利用数模转换器(Digital to Analog Converter,DAC)模块将其转换成电压信号接入压控电流源电路中。压控电流源电路以差分接收放大器为核心,在其差分输入端加入直流电位的补偿回路,以此消除直流分量。在输出端加入屏蔽驱动电路,来提高电路的抗干扰能力。为了满足测量人体阻抗的需求,通过对比压控电流源电路在不同输入电压下的输出电流理论值与实际值的线性度来验证电路可行性,并根据实验所测得的输出阻抗与增益电阻和频率的关系来选择合适的电路参数。经过实验验证,在放大器的反馈输入端接入AD8066运算放大器可以有效防止反馈分流,从而提高整体电路的输出阻抗。同时随着电路中增益的不同,输出阻抗值也会随着频率的变化而变化。