一種運動機能恢復系統的前端檢測單元的制作方法

本發明涉及運動機能監測設備的信號處理技術領域，更具體地，涉及一種運動機能恢復系統的前端檢測單元。

背景技術：

現代康復科學認為，人體受傷后的運動機能能夠通過適當的運動和鍛煉得到康復，例如，借助于健身器。然而，傳統的健身器通常功能簡單、價格昂貴，主要用于健康人的體能強化恢復或健身恢復。不適合用作中風或偏癱患者康復的機能訓練。現有技術中，中風或偏癱患者康復的機能恢復通常由專業理療師完成，其治療費用高、療程長，通常需要使用者到醫院接受恢復，從而帶來很多不便。對健康者而言，通常的健身費用很高，且受場地、人員、費用等諸多方面的限制。

康復機器人技術在歐美等國家已經得到了科研工作者和醫療機構的普遍重視，比較典型的是1991年MIT設計完成了第一臺上肢運動機能恢復機器人系統MIT-MANUS，該設備采用五連桿機構，末端阻抗較小，利用阻抗控制實現恢復的安全性、穩定性和平順性，它有2個自由度，幫助中風患者的肩、肘運動。另一個上肢運動機能恢復機器人系統是MIME，該設備由斯坦福大學研究人員設計，使用工業機器人PUMA-560對患者患肢進行操縱，既可以提供平面運動恢復，也可以作三維運動恢復。患者前臂以夾板夾持，夾板上裝有六軸力傳感器、氣動過載斷開傳感器和快速連接/斷開機構。在我國，清華大學等高校也在進行積極研究。

目前，運動機能恢復用途的機器人逐漸形成了遠程監督和指導的機制，即，通常以電極激勵后反饋獲得的肌音信號和/或肌電信號為目標，發送到遠端指導者所在的監控端進行監控和指導。然而，反饋得到的信號中，難免混雜有人體正常的生理機能、代謝機能等產生的噪聲，并且，當刺激作用肌肉和誘發肌電同時發生并且刺激電極和記錄電極的位置相近時，肌電信號混有激勵信號的干擾，會影響到信號的采集精度。

技術實現要素：

為了在運動機能恢復過程中從康復機器人獲得準確表示運動機能恢復狀態的信號，本發明提供了一種運動機能恢復系統的前端檢測單元，所述前端檢測單元包括：通信單元、運動機能恢復模式選取單元、運動輔助單元、運動機能信號檢測單元，以及運動機能信號處理單元；所述運動機能恢復系統包括服務器，用于控制所述前端檢測單元和存儲所述前端檢測單元采集到的信號；其中所述通信單元用于在所述前端檢測單元和所述運動機能恢復系統之間進行數據傳輸，所述運動機能恢復模式選取單元用于根據所述運動機能恢復系統的控制信息設置運動輔助單元的工作模式，所述運動輔助單元用于為待恢復人員提供運動機能恢復訓練，所述運動機能信號檢測單元用于在所述運動輔助單元開始工作后檢測待恢復人員的恢復信號，所述運動機能信號處理單元用于對所述恢復信號進行模數轉換并借助于所述通信單元上傳給所述運動機能恢復系統。

進一步地，所述運動機能信號檢測單元包括：用于進行運動機能恢復和鍛煉的運動機能恢復設備以及用于在該恢復和鍛煉過程中檢測運動機能恢復信號的運動機能恢復檢測設備，所述運動機能恢復設備包括通過激勵電極向被激勵部位發射電極激勵信號的電極激勵信號產生單元以及采集作為該電極激勵信號的響應的肌電響應信號采集單元，所述運動機能恢復檢測設備包括：激勵殘余去除信號單元、信號檢測模式匹配單元、放大通道開關陣列、第一濾波單元和第二濾波單元，其中所述激勵殘余去除信號單元、所述信號檢測模式匹配單元、所述放大通道開關陣列、所述第一濾波單元和所述第二濾波單元順次串聯。

進一步地，所述激勵殘余去除信號單元用于消除肌電信號采集單元內的激勵信號干擾分量，包括：電極激勵信號特征頻譜產生單元、肌電信號頻譜生成單元、延時確定單元、延時單元、求差電路，其中所述電極激勵信號特征頻譜產生單元產生在所述電極激勵信號產生單元產生的電極激勵信號的基礎上被附加有特定激勵信號特征的預定信號頻譜，該信號頻譜被輸入到所述延時確定單元，所述延時確定單元用于根據所述預定信號頻譜的周期性特征確定其與所述電極激勵信號產生單元產生的電極激勵信號的頻譜之間的相位差，并根據該相位差確定所述電極激勵信號產生單元向被激勵部位產生電極激勵信號后與所述肌電信號采集單元采集到響應信號之間的時間差，所述延時單元根據該時間差對所述電極激勵信號產生單元產生的電極激勵信號進行延時，延時后得到的信號被與所述肌電信號采集單元采集到的肌電響應信號共同輸入到所述求差電路，從而將所述電極激勵信號在所述肌電響應信號中的殘余從所述肌電響應信號中去除。

進一步地，所述預定信號頻譜為具有2秒的方波信號的頻譜。

進一步地，所述信號檢測模式匹配單元包括：模式存儲器、頻譜分析單元和數據處理器，所述模式存儲器存儲有與運動機能恢復信號的多種模式一一對應的電極激勵信號的頻譜的第一特征值，所述頻譜分析單元用于將所述電極激勵信號產生單元產生的電極激勵信號變換為頻譜并確定該頻譜的第二特征值，所述第二特征值與所述第一特征值類型相同，所述數據處理器在所述模式存儲器中查找所述第二特征值，并確定與之匹配的第一特征值對應的模式。

進一步地，所述第一特征值和所述第二特征值均為譜密度。

進一步地，所述放大通道開關陣列包括多個可控開關和與之串聯的放大器構成的開關陣列以及通道狀態存儲器，所述開關陣列內的各個放大器的輸入端與向被激勵部位發射電極激勵信號的各個激勵電極一一對應地串接，所述通道狀態存儲器用于存儲與所述多種模式一一對應的各個激勵電極在該各個模式下的最佳開關狀態，所述開關陣列根據所述信號檢測模式匹配單元確定的模式從所述通道狀態存儲器中查找與該模式對應的各個激勵電極在該模式下的最佳開關狀態，并控制所述開關陣列內的各個可控開關的開關狀態。

進一步地，所述最佳開關狀態根據各種運動機能恢復模式之一下，對斷開和/或閉合各個可控開關后獲得的肌電響應信號的信噪比之間的關系確定。

進一步地，所述第一濾波單元為帶通濾波器，其下截止頻率和上截止頻率分別為5Hz和1800Hz。

進一步地，所述第二濾波單元包括：6.84kΩ電阻、19.73kΩ電阻、9.75kΩ電阻、14.3kΩ電阻、5.13kΩ電阻、10.94kΩ電阻、1.73kΩ電阻、3.91kΩ電阻、2.8kΩ電阻、5kΩ電阻、2kΩ電阻、第一1kΩ電阻、第一2.5kΩ電阻、第一2.2kΩ電阻、第二2.2kΩ電阻、第二1kΩ電阻、9.31kΩ電阻、2.32kΩ電阻、4.2kΩ電阻、4.8kΩ電阻、第二2.5kΩ電阻、0.27uF電容、0.22uF電容、第一0.31uF電容、0.33uF電容、0.38uF電容、0.82uF電容、6.8uF電容、0.57uF電容、第二0.31uF電容、0.12uF電容、2uF電容、第一0.8uF電容、第二0.8uF電容、第一0.35uF電容、第二0.35uF電容、第三0.31uF電容、0.47uF電容、第一運算放大器、第二運算放大器、第三運算放大器、第四運算放大器、第五運算放大器、第六運算放大器、第七運算放大器、第一齊納二極管、第二齊納二極管、第三齊納二極管、第四齊納二極管、第五齊納二極管、第六齊納二極管、第七齊納二極管、第一求差電路，以及第二求差電路，其中，所述6.84kΩ電阻的第一端分別連接輸入信號端以及2.8kΩ電阻的第一端，所述6.84kΩ電阻的第二端連接所述19.73kΩ電阻的第一端，所述19.73kΩ電阻的第二端分別連接所述第一運算放大器的正輸入端和所述0.22uF電容的第一端，所述0.22uF電容的第二端接地，所述19.73kΩ電阻的第一端還連接所述0.27uF電容的第一端，所述0.27uF電容的第二端連接所述第一運算放大器的輸出端、2uF電容的第一端、所述9.75kΩ電阻的第一端以及第一運算放大器的負輸入端，所述9.75kΩ電阻的第二端與所述14.3kΩ電阻的第一端串聯，所述14.3kΩ電阻的第二端分別連接所述第二運算放大器的正輸入端和所述第一0.31uF電容的第一端，所述第一0.31uF電容的第二端接地，所述14.33kΩ電阻的第一端還連接所述0.33uF電容的第一端，所述0.33uF電容的第二端連接所述第二運算放大器的輸出端、2uF電容的第一端、所述5.13kΩ電阻的第一端以及第二運算放大器的負輸入端，所述2.8kΩ電阻的第二端分別連接所述第二0.31uF電容的第一端、所述0.12uF電容的第一端和所述4.2kΩ電阻的第一端，所述4.2kΩ電阻的第二端接地，所述0.12uF電容的第二端分別連接所述第三運算放大器的負輸入端和所述4.8kΩ電阻的第一端，所述第二0.31uF電容的第二端分別連接所述4.8kΩ電阻的第二端和所述第三運算放大器的輸出端以及第一齊納二極管的正極，所述第一齊納二極管的負極連接所述第二求差電路的正輸入端，所述第二求差電路的輸出端連接所述第一1kΩ電阻的第二端和所述第二0.8uF電容的第一端，所述第三運算放大器的正輸入端連接直流電壓，所述2uF電容的第二端分別連接所述第四運算放大器的正輸入端、輸出端、第一1kΩ電阻的第一端以及5kΩ電阻的第一端，所述5kΩ電阻的第二端連接所述第四運算放大器的負輸入端，所述第四運算放大器的輸出端還連接第二齊納二極管的正極，所述第二齊納二極管的負極分別連接所述5.13kΩ電阻的第一端和所述2kΩ電阻的第一端，所述第三運算放大器的輸出端還分別連接所述第三齊納二極管的負極、第一0.8uF電容的第一端以及所述第一2.5kΩ電阻的第一端，所述第三齊納二極管的正極分別連接所述第一齊納二極管的正極、第二0.8uF電容的第一端、第四齊納二極管的正極、第一1kΩ電阻的第二端、第二1kΩ電阻的第一端、第二2.2kΩ電阻的第一端，所述第一2.5kΩ電阻的第二端分別連接所述2kΩ電阻的第二端和所述5.13kΩ電阻的第二端以及第五齊納二極管的負極和所述第一2.2kΩ電阻的第一端，所述第四齊納二極管的正極、第一0.8uF電容的第二端、第二0.8uF電容的第二端、所述第二1kΩ電阻的第二端、所述第一0.35uF電容的第二端、所述第二0.35uF電容的第二端、第六齊納二極管的負極均接地，所述第二2.2kΩ電阻的第二端分別連接所述第二0.35uF電容的第一端、第六齊納二極管的正極、第七齊納二極管的正極，所述第一2.2kΩ電阻的第二端分別連接所述第一0.35uF電容的第一端、第七齊納二極管的負極以及9.31kΩ電阻的第一端，所述5.13kΩ電阻的第二端分別連接第五齊納二極管的負極、所述10.94kΩ電阻的第一端以及所述0.82uF電容的第一端，所述10.94kΩ電阻的第二端分別連接第五運算放大器的正輸入端、0.38uF電容的第一端，所述0.38uF電容的第二端接地，所述0.82uF電容的第二端分別連接所述第五運算放大器的輸出端、所述1.73kΩ電阻的第一端、所述第五運算放大器的負輸入端以及所述第五齊納二極管的正極，所述1.73kΩ電阻的第二端分別連接所述3.91kΩ電阻的第一端以及所述6.8uF電容的第一端，所述3.91kΩ電阻的第二端分別連接第六運算放大器的正輸入端和0.57uF電容的第一端，所述0.57uF電容的第二端接地，所述6.8uF電容的第二端分別連接所述第六運算放大器的輸出端、所述第一求差電路的負輸入端以及所述第六運算放大器的負輸入端，所述9.31kΩ電阻的第二端分別連接所述0.47uF電容的第一端、所述第三0.31uF電容的第一端以及2.32kΩ電阻的第一端，所述2.32kΩ電阻的第二端接地，所述第三0.31uF電容的第二端分別連接所述第七運算放大器的負輸入端、所述第二2.5kΩ電阻的第一端，所述第二2.5kΩ電阻的第二端分別連接所述0.47uF電容的第二端、第七運算放大器的輸出端，所述第七運算放大器的正輸入端連接直流電壓，所述第七運算放大器的輸出端還連接所述第一求差電路的正輸入端，所述第一求差電路的輸出端連接所述第二求差電路的負輸入端，所述第一求差電路的輸出端連接輸出信號端。

本發明的有益效果是：

(1)本發明能夠避免出現激勵信號對肌電信號的混疊和干擾，極大地提高了現有運動機能恢復情況主要依靠人工判斷的缺陷，克服了現有的檢測設備對干擾和混疊的處理無法滿足要求的弊端；

(2)本發明從頻率域的角度甄別激勵信號與肌電信號之間的頻譜關系，進而得到肌電信號與激勵信號之間的延時信息，為提高肌電信號的純凈度奠定了堅實的基礎，相對于直接從現有技術中的時間域處理方式具有更強的抗噪效果和甄別性能；

(3)通過模式選取和基于統計學的大數據量恢復，本發明能夠智能化地控制激勵電極的通道是打開還是閉合，從而盡可能地在相應的運動機能恢復過程中去除噪音，提高總體的輸出信號信噪比；

(4)采用譜密度作為頻譜甄別，有利于節省運算量，降低功耗；

(5)通過帶通濾波器，能夠初步地進行肌電信號篩選，為后續精細濾波奠定了基礎；

(6)本發明提供了一種經過特別設計的濾波電路單元，其結合低階有源濾波器和低階無源濾波器并根據濾波器結構的新穎設計，不僅降低了負載效應而且適用于包括對心率信號、運動信號、肌電信號等可能具有較高頻率或較低頻率且頻率變化不規律的信號在內的寬可變信號濾波范圍；相比于現有技術中常見的0-10kHz頻率的寬頻范圍濾波處理能力且無法保證寬適用范圍下的線性度的弊端，經測試，該濾波電路在保證70Hz低頻截止頻率的前提下，具有10-25kHz的寬頻濾波范圍，衰減小于1.9dB，三階截獲點達到30dBm，具有優良的輸出線性度和頻率輸出穩定度，相對于國外專門制造商的芯片極大地降低了成本，有利于可穿戴設備在我國的長足發展和推廣普及。

(7)本發明將智能化通道控制和精心設計的濾波單元組成的濾波電路相結合，適合于多種康復模式的不同精度要求，在恢復數據的基礎上，更具有良好的可擴充性。

附圖說明

圖1示出了根據本發明的運動機能恢復系統的前端檢測單元的組成框圖。

圖2示出了第二濾波單元的電路圖。

具體實施方式

如圖1所示，根據本發明的優選實施例，本發明提供了一種運動機能恢復系統的前端檢測單元，所述前端檢測單元包括：通信單元、運動機能恢復模式選取單元、運動輔助單元、運動機能信號檢測單元，以及運動機能信號處理單元；所述運動機能恢復系統包括服務器，用于控制所述前端檢測單元和存儲所述前端檢測單元采集到的信號；其中所述通信單元用于在所述前端檢測單元和所述運動機能恢復系統之間進行數據傳輸，所述運動機能恢復模式選取單元用于根據所述運動機能恢復系統的控制信息設置運動輔助單元的工作模式，所述運動輔助單元用于為待恢復人員提供運動機能恢復訓練，所述運動機能信號檢測單元用于在所述運動輔助單元開始工作后檢測待恢復人員的恢復信號，所述運動機能信號處理單元用于對所述恢復信號進行模數轉換并借助于所述通信單元上傳給所述運動機能恢復系統。

所述通信單元采用4G通信模塊，所述運動機能恢復模式選取單元包括存儲有所述運動輔助單元的多種工作模式的數據(例如，驅動指令數據)的存儲器，所述運動輔助單元選用跑步訓練設備(例如跑步機)、臺階攀爬訓練設備等對運動機能恢復起到訓練和恢復作用的設備，所述運動輔助單元能夠在所述工作模式的驅動下輔助待恢復任意完成多種方式的訓練(例如，對于跑步訓練設備，可以在包括速度、傾斜坡度等參數的驅動指令數據的驅動下改變工作模式，供待恢復人員在不同速度、傾斜坡度等參數條件下完成多種不同方式的訓練和恢復)，所述運動機能信號處理單元包括AD轉換器，其對所述恢復信號進行模數轉換，并將轉換后的數據輸出給所述通信單元，并借助于所述通信單元上傳給所述運動機能恢復系統的服務器，供該服務器借助于現有技術中的基于神經網絡算法等算法的機能恢復和訓練數學模型進行數據分析并存儲表示所述恢復信號表示的數據和分析結果。

所述運動機能信號檢測單元包括：用于進行運動機能恢復和鍛煉的運動機能恢復設備以及用于在該恢復和鍛煉過程中檢測運動機能恢復信號的運動機能恢復檢測設備，所述運動機能恢復設備包括通過激勵電極向被激勵部位發射電極激勵信號的電極激勵信號產生單元以及采集作為該電極激勵信號的響應的肌電響應信號采集單元，所述運動機能恢復檢測設備包括：激勵殘余去除信號單元、信號檢測模式匹配單元、放大通道開關陣列、第一濾波單元和第二濾波單元，其中所述激勵殘余去除信號單元、所述信號檢測模式匹配單元、所述放大通道開關陣列、所述第一濾波單元和所述第二濾波單元順次串聯。

優選地，所述激勵殘余去除信號單元用于消除肌電信號采集單元內的激勵信號干擾分量，包括：電極激勵信號特征頻譜產生單元、肌電信號頻譜生成單元、延時確定單元、延時單元、求差電路，其中所述電極激勵信號特征頻譜產生單元產生在所述電極激勵信號產生單元產生的電極激勵信號的基礎上被附加有特定激勵信號特征的預定信號頻譜，該信號頻譜被輸入到所述延時確定單元，所述延時確定單元用于根據所述預定信號頻譜(該預定信號為方波時，其頻譜具有周期性)的周期性特征確定其與所述電極激勵信號產生單元產生的電極激勵信號的頻譜之間的相位差，并根據該相位差確定所述電極激勵信號產生單元向被激勵部位產生電極激勵信號后與所述肌電信號采集單元采集到響應信號之間的時間差(因肌電信號采集單元采集到的響應信號中混雜有在幅度上被衰減但頻譜特征不會改變的電極激勵信號)，所述延時單元根據該時間差對所述電極激勵信號產生單元產生的電極激勵信號進行延時，延時后得到的信號被與所述肌電信號采集單元采集到的肌電響應信號共同輸入到所述求差電路，從而將所述電極激勵信號在所述肌電響應信號中的殘余從所述肌電響應信號中去除。

優選地，所述預定信號頻譜為具有2秒的方波信號的頻譜。

優選地，所述信號檢測模式匹配單元包括：模式存儲器、頻譜分析單元和數據處理器，所述模式存儲器存儲有與運動機能恢復信號的多種模式一一對應的電極激勵信號的頻譜的第一特征值，所述頻譜分析單元用于將所述電極激勵信號產生單元產生的電極激勵信號變換為頻譜并確定該頻譜的第二特征值，所述第二特征值與所述第一特征值類型相同，所述數據處理器在所述模式存儲器中查找所述第二特征值，并確定與之匹配的第一特征值對應的模式。

優選地，所述第一特征值和所述第二特征值均為譜密度。

優選地，所述放大通道開關陣列包括多個可控開關和與之串聯的放大器構成的開關陣列以及通道狀態存儲器，所述開關陣列內的各個放大器的輸入端與向被激勵部位發射電極激勵信號的各個激勵電極一一對應地串接，所述通道狀態存儲器用于存儲與所述多種模式一一對應的各個激勵電極在該各個模式下的最佳開關狀態，所述開關陣列根據所述信號檢測模式匹配單元確定的模式從所述通道狀態存儲器中查找與該模式對應的各個激勵電極在該模式下的最佳開關狀態，并控制所述開關陣列內的各個可控開關的開關狀態。

優選地，所述最佳開關狀態根據各種運動機能恢復模式之一下，對斷開和/或閉合各個可控開關后獲得的肌電響應信號的信噪比之間的關系確定。

優選地，所述第一濾波單元為帶通濾波器，其下截止頻率和上截止頻率分別為5Hz和1800Hz。

優選地，如圖2所示，所述第二濾波單元包括：6.84kΩ電阻、19.73kΩ電阻、9.75kΩ電阻、14.3kΩ電阻、5.13kΩ電阻、10.94kΩ電阻、1.73kΩ電阻、3.91kΩ電阻、2.8kΩ電阻、5kΩ電阻、2kΩ電阻、第一1kΩ電阻、第一2.5kΩ電阻、第一2.2kΩ電阻、第二2.2kΩ電阻、第二1kΩ電阻、9.31kΩ電阻、2.32kΩ電阻、4.2kΩ電阻、4.8kΩ電阻、第二2.5kΩ電阻、0.27uF電容、0.22uF電容、第一0.31uF電容、0.33uF電容、0.38uF電容、0.82uF電容、6.8uF電容、0.57uF電容、第二0.31uF電容、0.12uF電容、2uF電容、第一0.8uF電容、第二0.8uF電容、第一0.35uF電容、第二0.35uF電容、第三0.31uF電容、0.47uF電容、第一運算放大器、第二運算放大器、第三運算放大器、第四運算放大器、第五運算放大器、第六運算放大器、第七運算放大器、第一齊納二極管、第二齊納二極管、第三齊納二極管、第四齊納二極管、第五齊納二極管、第六齊納二極管、第七齊納二極管、第一求差電路，以及第二求差電路，其中，所述6.84kΩ電阻的第一端分別連接輸入信號端以及2.8kΩ電阻的第一端，所述6.84kΩ電阻的第二端連接所述19.73kΩ電阻的第一端，所述19.73kΩ電阻的第二端分別連接所述第一運算放大器的正輸入端和所述0.22uF電容的第一端，所述0.22uF電容的第二端接地，所述19.73kΩ電阻的第一端還連接所述0.27uF電容的第一端，所述0.27uF電容的第二端連接所述第一運算放大器的輸出端、2uF電容的第一端、所述9.75kΩ電阻的第一端以及第一運算放大器的負輸入端，所述9.75kΩ電阻的第二端與所述14.3kΩ電阻的第一端串聯，所述14.3kΩ電阻的第二端分別連接所述第二運算放大器的正輸入端和所述第一0.31uF電容的第一端，所述第一0.31uF電容的第二端接地，所述14.33kΩ電阻的第一端還連接所述0.33uF電容的第一端，所述0.33uF電容的第二端連接所述第二運算放大器的輸出端、2uF電容的第一端、所述5.13kΩ電阻的第一端以及第二運算放大器的負輸入端，所述2.8kΩ電阻的第二端分別連接所述第二0.31uF電容的第一端、所述0.12uF電容的第一端和所述4.2kΩ電阻的第一端，所述4.2kΩ電阻的第二端接地，所述0.12uF電容的第二端分別連接所述第三運算放大器的負輸入端和所述4.8kΩ電阻的第一端，所述第二0.31uF電容的第二端分別連接所述4.8kΩ電阻的第二端和所述第三運算放大器的輸出端以及第一齊納二極管的正極，所述第一齊納二極管的負極連接所述第二求差電路的正輸入端，所述第二求差電路的輸出端連接所述第一1kΩ電阻的第二端和所述第二0.8uF電容的第一端，所述第三運算放大器的正輸入端連接直流電壓，所述2uF電容的第二端分別連接所述第四運算放大器的正輸入端、輸出端、第一1kΩ電阻的第一端以及5kΩ電阻的第一端，所述5kΩ電阻的第二端連接所述第四運算放大器的負輸入端，所述第四運算放大器的輸出端還連接第二齊納二極管的正極，所述第二齊納二極管的負極分別連接所述5.13kΩ電阻的第一端和所述2kΩ電阻的第一端，所述第三運算放大器的輸出端還分別連接所述第三齊納二極管的負極、第一0.8uF電容的第一端以及所述第一2.5kΩ電阻的第一端，所述第三齊納二極管的正極分別連接所述第一齊納二極管的正極、第二0.8uF電容的第一端、第四齊納二極管的正極、第一1kΩ電阻的第二端、第二1kΩ電阻的第一端、第二2.2kΩ電阻的第一端，所述第一2.5kΩ電阻的第二端分別連接所述2kΩ電阻的第二端和所述5.13kΩ電阻的第二端以及第五齊納二極管的負極和所述第一2.2kΩ電阻的第一端，所述第四齊納二極管的正極、第一0.8uF電容的第二端、第二0.8uF電容的第二端、所述第二1kΩ電阻的第二端、所述第一0.35uF電容的第二端、所述第二0.35uF電容的第二端、第六齊納二極管的負極均接地，所述第二2.2kΩ電阻的第二端分別連接所述第二0.35uF電容的第一端、第六齊納二極管的正極、第七齊納二極管的正極，所述第一2.2kΩ電阻的第二端分別連接所述第一0.35uF電容的第一端、第七齊納二極管的負極以及9.31kΩ電阻的第一端，所述5.13kΩ電阻的第二端分別連接第五齊納二極管的負極、所述10.94kΩ電阻的第一端以及所述0.82uF電容的第一端，所述10.94kΩ電阻的第二端分別連接第五運算放大器的正輸入端、0.38uF電容的第一端，所述0.38uF電容的第二端接地，所述0.82uF電容的第二端分別連接所述第五運算放大器的輸出端、所述1.73kΩ電阻的第一端、所述第五運算放大器的負輸入端以及所述第五齊納二極管的正極，所述1.73kΩ電阻的第二端分別連接所述3.91kΩ電阻的第一端以及所述6.8uF電容的第一端，所述3.91kΩ電阻的第二端分別連接第六運算放大器的正輸入端和0.57uF電容的第一端，所述0.57uF電容的第二端接地，所述6.8uF電容的第二端分別連接所述第六運算放大器的輸出端、所述第一求差電路的負輸入端以及所述第六運算放大器的負輸入端，所述9.31kΩ電阻的第二端分別連接所述0.47uF電容的第一端、所述第三0.31uF電容的第一端以及2.32kΩ電阻的第一端，所述2.32kΩ電阻的第二端接地，所述第三0.31uF電容的第二端分別連接所述第七運算放大器的負輸入端、所述第二2.5kΩ電阻的第一端，所述第二2.5kΩ電阻的第二端分別連接所述0.47uF電容的第二端、第七運算放大器的輸出端，所述第七運算放大器的正輸入端連接直流電壓，所述第七運算放大器的輸出端還連接所述第一求差電路的正輸入端，所述第一求差電路的輸出端連接所述第二求差電路的負輸入端，所述第一求差電路的輸出端連接輸出信號端。

根據本發明的優選實施例，直流電壓為Vdd/2且Vdd＝5V。所述各個求差電路可以選用減法器。

以上對于本發明的較佳實施例所作的敘述是為闡明的目的，而無意限定本發明精確地為所揭露的形式，基于以上的教導或從本發明的實施例學習而作修改或變化是可能的，實施例是為解說本發明的原理以及讓所屬領域的技術人員以各種實施例利用本發明在實際應用上而選擇及敘述，本發明的技術思想企圖由權利要求及其均等來決定。