心电信号发大器

二、设计心电信号放大电路

要求：电路总增益可调，输入阻抗≥1MΩ，共模抑制比KCMR≥80dB,带宽：；电路具有50Hz陷波功能，陷波器中心衰减大于15dB。

提示：

1.输入级采用3运放构成的仪表放大器，可以保证输入阻抗和共模抑制比足够高。

2. 陷波器可以采用带通滤波器和相加器组成的带阻滤波器或双T 带阻滤波器；

心电信号发大电路

1 人体心电信号的特点

心电信号属生物医学信号，具有如下特点：

(1)信号具有近场检测的特点，离开人体表微小的距离，就基本上检测不到信号；

(2)心电信号通常比较微弱，至多为mV量级；

(3)属低频信号，且能量主要在几百赫兹以下；

(4)干扰特别强。干扰既来自生物体内，如肌电干扰、呼吸干扰等；也来自生物体外，如工频干扰、信号拾取时因不良接地等引入的其他外来串扰等；

(5)干扰信号与心电信号本身频带重叠(如工频干扰等)。

2 采集电路的设计要求

针对心电信号的上述特点，对采集电路系统的设计分析如下：

(1)信号放大是必备环节，而且应将信号提升至A／D输人口的幅度要求，即至少为“V”的量级；

(2)应尽量削弱工频干扰的影响；

(3)应考虑因呼吸等引起的基线漂移问题；

(4)信号频率不高，通频带通常是满足要求的，但应考虑输入阻抗、线性、低噪声等因素

根据题目要求，首先要进行前置放大电路设计。

前置放大电路是心电信号采集的关键环节，由于人体心电信号十分微弱，噪声强且信号源阻抗较大，加之电极引入的极化电压差值较大，这就对前级(第一级)放大电路提出了较高的要求，即要求前级放大电路应满足以下要求：

高输入阻抗；高共模抑制比；低噪声、低漂移、非线性度小；合适的频带和动态范围。

为此，选用Analog公司的仪用放大器AD620作为前级放大(预放)。AD620的核心是三运放电路(相当于集成了三个OP07运放)，该放大器有较高的共模抑制比(CMRR)，温度稳定性好，放大频带宽，噪声系数小且具有调节方便的特点，是生物医学信号放大的理想选择。根据小信号放大器的设计原则，前级的增益不能设置太高，因为前级增益过高将不利于后续电路对噪声的处理。

仿真过程采用O．5 MV，1．2 Hz的差分信号源以及0.5mv，50hz的干扰信号为模拟心电输入来模拟电路的放大过程。

1、前端放大器

放大倍数：A1=（27+27）/5.8 +1=10.31

2、高通滤波电路

根据题目要求，其截止频率为0.1hz，设电容C1=C2=20uF，通过式：R=1/（2πfC）可得其电

阻约为79.6kΩ，该电路与前级连接通过multisim仿真后发现其截止频率略高于100mhz，因此调整R值，使R4=R5=120kΩ，仿真结果截止频率与题设基本一致。

3、50hz陷波器设计

根据要求，本实验采用双T 带阻滤波器实现。

由图，其中心陷波约为-43dB，满足题目要求。

4、主放大器设计

由于电路总增益60-80dB可调，前端放大器已经实现10倍放大，故主放大器放大倍数应在100-1000之间，可利用电位器达到目的。

放大倍数：（设其接入阻长与总阻长之比为x）

A≈（1000*x）/1=1000*x

整体放大倍数：

A（总）=10.31*1000*x=1031x

5、低通滤波器设计

根据题目要求：其截止频率为100hz。经仿真后调试得到如图所示图形。其截止频率约为

100hz。

六、组合电路

将各个组件调试完毕后组合，如图：

其输出结果：

（由于输入频率过低，故波形显示不全）

由图可知，当其电位器处于10%接入时，放大倍数约为1000倍，与理论值相符合.

波形与原始波形基本一致，可见50hz的干扰信号已被去除，此心电信号发大电路应能正常工作。