人體電信號測量流程

生物電信號是為我們測量的目標，電極傳感器在實際應用中一般分為三個，包括信號電極、參考電極和接地電極。而生物電放大器這是最為重要的部分，它將我們通過電極傳感器獲得的微弱電信號進行放大、濾波從而實現真實準確地在顯示器上展示我們的信號表現。

生物電放大器

結構

通過上圖，我們可以了解到，在生物電放大器結構中存在著兩類放大器，包括前置放大器和隔離放大器。盡管兩者都具有將信號進行放大作用，但兩者有著許多差異點。

差分放大器

差分放大器是前置放大器中典型的結構。差分放大器會同時接受到信號電極和參考電極的信號，此時它會將兩者的差值進行放大，放大兩者信號之間的差異。通過這種方式實現共模抑制。

那么什么是共模抑制呢？這里我們首先需要理解另一個概念共模信號。它是指同時施加在電路中兩個輸入端的相同的電壓噪音信號。通過概念我們能夠明晰，共模信號首先并不是我們說需要關注的信號，其次兩個輸入端的噪音信號屬于共模信號，兩端的信號振幅相同。這類信號通常來源于電源線干擾、電磁干擾和環境噪音等。

回過頭來理解共模抑制。我們知道信號電極和參考電極的存在共模信號，通過對兩端信號進行相減，由于共模信號在兩端是相同的，那么兩端相減便能使得兩端相同的噪音信號得到消除。這便是共模抑制。差分放大器會對相減后的信號差值進行放大。

在衡量指標上，共模抑制比是衡量差分放大器抑制共模信號能力的重要指標。抑制比越大表明抑制能力越強。

隔離放大器

了解完前置放大器的差分放大器的共模抑制后。我們再看下隔離放大器。

從信號放大上，隔離放大器與差分放大器在表現上有著相似的內容。然而，隔離放大器的信號放大重點在隔離二字上。隔離放大器并不會對信號本身進行放大，而是會通過電氣隔離實現信號放大和傳輸，隔離放大器的輸入和輸出兩端并不會有直流電連接。

上述的電氣隔離的實現包括光耦合和變壓器耦合。
-光耦合技術，輸入信號會驅動電路實現LED發光，發出的光會通過透明的介質傳輸到光電檢測器上，此時通過光電效應將光信號轉為電信號，再通過運算放大器將電信號進行放大。
-變壓器耦合則涉及到變壓器結構。輸入信號在變壓器的一端產生交變電流，此時在變壓器的另一端會受到交變磁場而產生感應電流。這個電流再通過運算放大器進行放大。

綜合來看，我們不難發現，無論是光耦合還是變壓器耦合都是保證輸入端和輸出端的電流不會直接相連，從而達到隔離的作用。這種隔離不僅能夠保證信號的完整性，同時也保證了安全，在具體的測量過程中，隔離放大器能夠保證電氣設備不會直接與人體相連，保護了人體不會受到電氣設備的高壓或高頻電流的影響。