1心电前置放大电路设计
生物电放大器—心电图(ECG)前置放大器
昆明理工大学信息工程与自动化学院学生实验报告（2016 —2017 学年第一学期）课程名称：生物医学电子学开课实验室：信自111 实验日期：2016.12.28一、实验目的1、掌握三运算放大器组成差动放大器的原理；2、掌握元器件参数变化对放大器性能指标的影响；3、加深对生物电信号和生物电放大器的理解。
二、实验原理三运算放大器组成差动放大器具有高共模抑制比、高输入阻抗和可变增益等一系列优点，它是目前最典型的生理参数测量用的前置放大器，且已在各类生物医学仪器中获得广泛应用。
图2-1 心电图（ECG）前置放大器原理图如图2-1所示，是典型的三运算放大器组成的差动放大器，根据A1、A2、A3的理想特性，R5、R6、R7中的电流相等，得到622721511R U U R U U R U U o i i i i o -=-=- 从而导出（R6=R5）)()(217511i i i o U U R R U U -=- )()(2175022i i i U U R R U U -=- 以上二式相加得))(21()(217521i i o o U U R R U U -+=- 由于)(21810o o o U U R R U --= 则其差模增益为)21(7581012R R R R U U U A i i o d +=-= 只要调节R7，就可改变三运算放大器的增益，而不影响整个电路的对称性。
三、实验内容及步骤1、用EWB 软件按图2-1三电极心电前置放大器电路图接线、设置各元器件参数、创建电路，接入示波器、，并保存电路。
2、激活仿真电路，用示波器、万用表，观察波形、读取实验数据，并记录于表2-1中。
模拟输入 输出示波器（波形） 万 用 表 交流档 直流档正弦波100μV/50H z2.2954mV 1.7997mV0V0 1.7998mV矩形波0.1mV/50H/90%0.6985mV0.2584mV 3模拟输入输出放大倍数放大倍数计算值正弦波100μV/50Hz2.2954mV22.95234；改变R11的数值使其零点漂移最小、记录下R11的数值；将三只运算放大器改设为理想运算放大器，记录有关数据、填入表2-3。
一种心电信号采集放大电路的简单设计方法
一种心电信号采集放大电路的简单设计方法
心电信号采集放大电路是一种将人体心脏电信号放大的电路，一般采用放大器、滤波器、隔离器等组成。
以下为一种简单的设计方法：
1. 选择放大器芯片
选择一个合适的放大器芯片，一般选用高质量低噪声的运放芯片，如AD620、AD8226等。
这些芯片具有高增益、低噪声等特点，适合于心电信号的放大。
2. 设计放大器电路
使用选择的芯片设计放大器电路，将心电信号输入放大器的非反馈端，输出连接到反馈端。
可以根据需要调整电阻和电容值来获得合适的增益和滤波效果。
一般放大倍数在100-1000之间。
3. 加入滤波器电路
由于心电信号存在很多干扰信号，所以需要加入滤波器来滤除掉干扰信号，使得输出信号更加可靠。
常用的滤波器如低通滤波器、带通滤波器等。
4. 设计隔离器电路
为了避免放大电路与其他电路之间的交叉干扰，需要加入隔离
器电路，将输入和输出信号隔离开。
一般采用光电耦合器或变压器等。
5. 验证电路性能
制作完成后，需要对电路的性能进行验证。
可以使用示波器、信号发生器等测试设备来检测电路的增益、频率响应等性能参数，以确保电路可靠度、准确性和稳定性。
通过以上简单方法，可以设计一款高质量的心电信号采集放大电路。
燕山大学心电信号检测放大电路-课程设计报告
燕山大学课程设计说明书题目：心电放大电路课程设计学院（系）：燕山大学里仁学院年级专业： 09生物医学工程学号： 0912******** 学生姓名： ***指导教师： ***教师职称： ***摘要心脏是人体循环系统的核心，心脏的活动是由生物电信号引发的机械收缩。
在人体这个三维空间导体当中，这种生物电信号可以波及人体各个部分，在人体体表产生规律性的电位变化。
在人体体表的一定位置安放电极，按时间顺序放大并记录这种电信号，可以得到连续有序的曲线，这就是心电图。
本文分析了体表心电信号的特征。
心电信号的各种生理参数都是复杂生命体(人体)发出的强噪声条件下的弱信号(除体温等直接测量的参数外)，心电信号的幅度在l0µV～4mV之问，频率范围为O.05 ~ 100Hz，淹没在50Hz的工频干扰和人体其他信号之中，检测过程及方法较复杂。
去除信号检测过程的干扰和噪声、进行心电信号的分析是心电仪器的重要功能之一，心电信号的放大质量直接影响着分析仪器的性能和对人体心脏疾病的诊断。
本文设计了一个心电信号检测放大电路，充分考虑了人体心电信号的特点，·采用前置差动放大+带通滤波器+50Hz陷波器(带阻滤波器)组成的模式，并且利用软件对相应的电路进行仿真，仿真结果表明电路的放大滤波性能很好，硬件电路搭建后的实验结果也表明，电路能够很好地完成人体心电信号的检测放大。
关键字：放大器心电信号第一章绪论 (1)第二章设计基础2.1 心电信号特征分析 (2)2.1.1 心电信号时域特征分析 (2)2.1.2 心电信号的电特征分析 (3)2.2 心电信号的噪声来源 (5)第三章电路设计3.1 前置放大电路设计 (7)3.2 一阶高通滤波器电路设计 (8)3.3 一阶低通滤波器电路设计 (9)3.4 50Hz干扰信号陷波器设计 (9)3.5电压放大器设计 (13)第四章Multisim仿真 (14)总结 (16)参考文献 (17)答辩记录及评分表 (18)附录 (19)第一章绪论1人体生物信息的基本特点人体的生物信号测量的条件是很复杂的。
心电前置放大电路的研究_张舒
放大器的选择有一定的原则： 在满足给定输入、 负载、精度及环境要求条件下， 尽可能选用通用型、 低成本的运放。根据集成运放的选用原则， 分析实际 使用条件， 正确选择合适的运放， 做到经济合理。在 选用运放时， 必须考虑到如下问题：
６结论 通过对数据缓冲区的合理调度， 对ＤＳＰ的ＤＭＡ功能
的充分应用， 存储空间的优化， Ｃａｃｈｅ功 能 的 使 用 ， 以 及对运动搜索算法的适当选取和改进， 各个核心运算 程序模块的代码优化， 共同构成了高效的视频编码系 统 。该 系 统 最大 程 度 地 发 挥Ｂｌａｃｋｆｉｎ ＤＳＰ的 性 能 ， 保 证 了编码器的实时性， 并且达到相对最佳的性能。 参考文献 １ ＩＴＵ－ Ｒ ＢＴ．６０１／６５６． “Ｔｈｅ Ｄｉｇｉｔａｌ Ｖｉｄｅｏ Ｓｔａｎｄａｒｄ ａｃ－
传感器采集到的心电信号首先进入由电阻和电容 组成的无源低通滤波器， 滤波器的截止频率选在１０ｋＨｚ 左 右 。 由 于 信 号 中 混 有 各 种 干 扰 噪 声 会 影 响 ＥＣＧ的 有 用 信号， 因此需要对这些噪声进行滤波。噪声来源主要 有两类， 一类是各种电子设备辐射出的高频噪声， 一 类是市电的５０Ｈｚ噪声， 通常情况下后者影响尤为明显。 对 这 些 噪 声 的 滤 波 需 要 用 到 低 通 滤 波 器 。ＥＣＧ的 低 通 滤 波器通常情况下截至频率选择在１００Ｈｚ以下， 少数情况
332心电中间放大器的设计信号经高通滤波器隔直滤波后进入中间放大器又因前置放大限制了放大倍数因此二级放大需要有较大的倍数才能使心电信号足够大满足要求的同时为消除高频成分需经过低通滤波环节由于心电信号频率为005hz100hz故设定低通滤波器的截至频率为100hz
心电信号放大电路
浅谈滤波器在心电信号放大电路中的应用1 实验目的与意义心电信号十分微弱，一般在0.05-100Hz之间，幅度小于5mv。
在检测心电信号的同时存在着极大的干扰。
心电波仪器通过传感系统把心脏跳动信号转化为电压信号波形，一般为微伏到毫伏数量级。
这是需经过信号放大才能驱动测量仪表把波形绘制出来。
本实验通过应用运算放大器设计心电放大电路，目的是可以实现有效滤除与心电信号无关的高频信号，通过系统，可以得到放大，无干扰的心电信号。
本实验将就心电放大电路中的滤波器部分进行重点研究，采用multisim10.1进行仿真，分析其实现的功能以及所起的作用。
心电信号放大电路的其余部分将做简要介绍。
2 心电放大电路工作原理心电信号放大电路原理流程图2.1前置放大电路放大微弱的心电信号。
具有高输入阻抗、高共模抑制比、低噪声、低漂移、具有一定的电压放大能力的特点。
2.2高通滤波电路通过频率大于0.05Hz的信号，排除低频信号干扰。
2.3低通滤波电路通过频率低于100Hz的信号，排除高频信号干扰。
2.4带阻滤波电路有效阻断工频为50Hz的信号干扰。
2.5电压放大电路对处理过的心电信号进行放大，以便能够观察出微弱的心电信号。
3 技术指标信号放大倍数：1000倍输入阻抗：≥10MΩ共模抑制比：K cmr≥60dB频率响应：0.05-100Hz信噪比：≥40dB4心电放大电路介绍与分析4.1前置放大电路可应用AD620来设计放大电路，设计图如下根据心电信号特点，前置放大电路具有以下特点：1）高输入阻抗：被提取的心电信号是不稳定的高内阻源的微弱信号，为了减少信号源内阻的影响，应提高放大电路的输入阻抗。
2）高共模抑制比：人体所携带的工频干扰以及所测量的参数以外的生理作用的干扰，一般为共模干扰，前置级须采用共模抑制比高的差动放大电路，以减少共模干扰。
3）低噪声，低漂移：使其对信号源影响小，输出稳定。
此放大电路可实现增益1-1000倍的调节。
新型心电信号前置放大电路设计解读
新型心电信号前置放大电路设计
摘要：基于经典的仪表放大器基本框架，改进和设计了一种可用于心电信号采集的前置放大器。
根据心电信号采集的特点，通过增加射频滤波器、右腿驱动电路和高通负反馈滤波器等措施，提高了放大器的共模抑制比，对被测的人体具有更安全的保护作用。
结果表明该放大器在频率响应特性、共模抑制比等性能参数方面符合标准，可用于ECG监护仪中。
关键词：心电图；放大器；共模抑制比；增益；滤波
中图分类号：TP342文献标识码：A文章编号：1009－3044(2008)01－10041－04
(责任编辑：背包走天下)。
生物医学信号前置放大及滤波电路设计
生物医学信号前置放大及滤波电路设计一、方案选择及电路设计：1．总体电路图此电路由前置放大电路和滤波电路构成，框架图如1-1。
前置放大滤波显示1-1总框架图图1-2 心电信号前置放大及滤波电路图2．前置放大电路：1）前置放大电路的要求：由于生物电信号源产生的信号幅度小，频率低，而且生物电信号源内阻高，存在较强的背景噪声和干扰，而生物电放大器是为了测量生物电位而专门设计的放大器，其最主要的作用就是把微弱的生物电位信号的幅度放大，以便进一步处理、记录或显示。
因此要求生物电放大器具有高输入阻抗、高共模抑制比、高增益、低噪声、低温漂、合适的频带宽度和动态范围等特性。
而放大器的输入阻抗、噪声、漂移及共模抑制比等特性的好坏主要由前置放大器所决定。
为了克服测量生物电时伴随的较强的模干扰，在生物电放大器的前置级通常采用差动放大以提高共模抑制比。
放大级通常包括初级差分放大和运放构成的主放大级,在本次实验中，初级差分放大采用的是三运放前置放大电路，主放大极由一个集成运放和电阻构成2）前置放大电路的构成：本次设计使用三运放前置放大器,它具有以下优点:(1) 输入阻抗高,由运放输入阻抗决定;(2) 可适当减少R4和R1,从而使CMRR 增大,而不影响输入阻抗与增益;(3) R2和R3失配仅影响CMRR 和Ac;如图1.3所示：图1.3 前置放大电路电路图它的第一级是有两个运放A1和A2组成，信号由两个同相输入差分放大器，因而有很高的的输入阻抗，可达1M Ω以上；第二级是由A3构成的基本差分放大器。
由于理想运放输入阻抗近似为零，A1和A2输入端的两个电阻R2与电位器R1相并联，所以可以得到：45)3221(R R R R Ad ⨯⨯+==303）电路分析① 参数设置：R4=500Ω ,R2=2KΩ ,R1=4K Ω ,R3=2kΩ，R5=5K Ω② 高输入阻抗：由于人体的心电信号是不稳定的高内阻源的微弱信号，为了减小信号源内阻的影响，必须提高放大器的输入阻抗，输入阻抗是指开环运行时，从两个输入端看进去的动态阻抗，它等于两个输入端之间的电压的变化和引起的输入电流的变化的比值。
心电前置放大器设计说明书
一、生物医学信号的基本特征 (3)1、频率特性 (3)2、幅值特性 (3)3、信号源阻抗高 (3)4、强噪声和干扰 (3)二、对生理参数放大器的要求 (3)1、增益高 (3)2、输入阻抗高 (3)3、噪声极低 (3)4、共膜抑制比高 (3)5、基线漂移小 (3)6、频带适当 (3)7、隔离阻抗大 (3)三、滤波器的选择与参数设定 (4)1、考虑是否采用电子元件 (4)2、考虑截止频率附近的幅频、相频特性 (4)3、考虑通带和阻带所处范围（幅频特性） (4)（1）放弃使用带通滤波器 (4)（2）采用高、低通滤波器叠加滤波 (5)（3）增加陷波器。
(7)四、设计流程图 (7)五、设计电原理图 (8)六、设计具体说明 (8)1、同相并联型差动放大器 (8)（1）电路构成 (8)（2）高共模抑制比 (9)（3）差模电压放大倍数 (9)（4）作用 (9)2、反相放大器 (9)（1）放大倍数 (10)（2）作用 (10)3、四阶高通滤波器 (10)4、四阶低通滤波器 (11)5、陷波器 (11)6、整体参数选用情况 (12)（1）具有较高输入阻抗 (12)（2）放大器差动增益 (13)（3）具有较高共模抑制比 (13)（4）等效输入噪声 (14)（5）频带范围 (14)7、设计的仿真情况 (14)七、思考 (15)八、设计心得 (16)九、参考文献 (16)课程设计说明书一、生物医学信号的基本特征1、频率特性绝大多数生物医学信号处在DC至10kHz之间，并具有较宽的频带。
我们认为ECG处在0.5Hz至100Hz。
2、幅值特性绝大多数生物医学信号非常微弱。
ECG在mV级。
3、信号源阻抗高生物电信号源自活体，内阻在kΩ、MΩ级。
4、强噪声和干扰（1）干扰（来自测量系统外部的无用信号）：人体属于电的良导体，而且“目标”大，难以屏蔽，很容易接受外部电磁波干扰。
普遍存在的工频50Hz干扰几乎落在所有生物电信号的频带范围之内，完全淹没微弱的生物电信号。
1心电前置放大电路设计
心电前置放大器设计报告姓名班级学号目录1、心电介绍2、心电干扰2.1 肌电干扰2.2 交流干扰3、心电采集电路设计思路3.1 第一级差动放大3.2 第二级低通滤波3.3 第三级功率放大4、心电采集电路及其仿真结果心电信号采集电路设计摘要：通过三导联采集人体的心电信号，然后三级放大，得到可以在示波器上较清楚显示的心电图。
其中三级放大为：第一级是CMRR很大的差动放大器，此处采用仪用放大器AD620；第二级是二阶有源低通滤波器，所设计的截止频率为120Hz；第三级是二级放大电路，前一级是放大倍数固定为10的电路，后一级是放大倍数可调的放大电路。
一、心电介绍心电信号是人类最早研究并应用于临床医学的生物电信号之一，与其他生物电信号相比，该信号也比较容易检测同时具有直观的规律性。
一般人体心电信号的幅值约20μV~5mV，频带宽度为0.05Hz~100Hz，由于心电信号取自于活体，所以信号源内阻较高，且存在着较强的背景噪声和干扰。
在检测人体生物电信号时，需要采用所谓的生物电测量电极，又称引导电极来实现的，通过引导电极将生物电信号引入到放大器的输入端。
对于心电信号的检测，临床上为了统一和便于比较所获得心电信号波形，对测定心电信号（ECG）的电极和引线与放大器的联接方式有严格的统一规定，称之为心电图的导联系统。
此处我们采用三导联。
二、心电干扰心电干扰分为两种，一种是肌电干扰，一种是交流干扰。
肌电干扰一般是35HZ，交流干扰一般是50HZ。
而心电信号的频率范围是在0.05-100HZ之间。
所以肌电干扰和交流干扰极易混入心电信号，并被放大，需要对它们进行抑制处理，以保证心电图记录的质量。
2.1肌电干扰肌电干扰是指由于人体肌肉颤动所引起的噪声信号。
这种噪声信号是不规则的。
肌电干扰信号的频率在10-3000Hz之间，电压从几十微伏到几毫伏之间。
在做心电图检查时，一般常见35Hz肌电干扰信号。
它产生的原因主要有以下几个方面：1．病人精神过于紧张，引起肌电干扰；2．环境温度过低，病人发冷寒颤，引起肌电干扰；3．病人活动或病床不舒适，引起肌电干扰；4．心电图机电极绑带或电极夹过紧，引起肌电干扰。
便携式心电监护仪前置放大电路和抗干扰的设计
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" & ’ 设计硬件滤波器消除工频干扰 工频干扰属于共模信号， 对心电信号的干扰特别强。因此， 图 ’ 放大级电路 必须从模拟、 数字两方面加以抑制。工频干扰的消除在模拟电 路中可用二阶压控电压源带阻滤波器来实现。参数选取如下：
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心电信号前端放大器设计
了消除这些干扰信号，在心ห้องสมุดไป่ตู้信号放大器电路中，应加入高通滤波器、低通滤波器
和 50Hz 工频信号陷波器。 1、 高通滤波器 高通滤波器选择典型的压控电压源二 阶滤波器，电路结构如图 。该电路的典型参数 1 1 Rf为：截止频率 f 0 ，品质因 数 Q ，通带放大倍数 A0 1 。 2πRC 3 A0 R1现 要 求 滤 波 器 的 截 止 频 率 等 于 0.05Hz ， Q0.707 ， 取 电 容 等 于 47 μ F ， 则 电 阻 1R ≈ 67.8 k ， 选用电阻 68k。通带电压放大倍数 A03-1/Q 2 × 3.14 × 47 × 10 6 × 0.05≈1.586，取 R120k，Rf0.586R10.586×20k11.72 k，取 12 k。集成运算放大器选用高精度、低漂 移运算放大器 OP07。 图5 二阶高通滤波器 2、 低通滤波器 1 二阶低通滤波器电 路如图 。该滤波器的参数指标为：截止频率 f 0 ，品质因 2πRC 1数Q ，通带放 大倍数 A0 1 。在该电路选择参数情况下，二阶低通滤波器的截 3 A0 1 1 1止频率 f 0 ≈ 106.4Hz ， Q 2。 2πRC 2 × 3.14 × 68 × 10 × 0.022 × 10 3 6 3 A0 C 0.022μF R R OP07 Vo2 68k 68k C A Vo3 0.022μF 图6 二阶低通滤波器 3、50Hz 干扰信号陷 波器 50Hz 工频信号陷波器可以采用应用广泛的双 T 型有源带阻滤波器，图 是自 举式双 T桥二阶有源带阻滤波器电路。这种滤波器的有点是品质因数可以调节，且 和带阻滤波器的中心频率无关。在该电路中，当 A2 的同相输入端接地（反馈系数 最小）时，滤波器的 Q 值最小，大约为 0.3；当 A2 同相输入端的电位很接近滤 波器的输出电位（反馈系数大）时，这时滤波器的 Q 值大，但 Q 值过大会造成电 路的不稳定甚至自激，一般将 Q 值选在十至几十的范围内，调节图中 RW 可改变 Q 值大小。在图中双 T 网络参数选择下，带阻滤波器的 1 1中心频率 f 0 ≈ 50Hz ，要求滤波器的阻带宽 2πRC 2 × 3.14 × 68 × 10 3 × 0.047 × 10 6 f0 50度 BW2Hz，则 Q 25 。 BW 2 R 68k R 68k OP07 C C Vo4 Vo3 A1 0.047uF 0.047uF 2C R/2 R1 34k 2×0.047uF 100 A2 Rw OP07 10k 图7 50Hz 干扰陷波器三、电压放大 器 对于末级电压放大器的要求是应该具有低噪声、低漂移，且具有足够大的电压放 大能力和一定的频带宽度，同时输出具有比较大的动态范围。由于心电信号放大器
心电放大电路设计报告
心电放大电路设计报告心电放大器设计1 设计题目设计一单导联心电放大器，心电信号的幅度范围为0.5～5mV，要求放大器与后续计算机系统中的10位A/D转换器相连接，A/D转换器的输入电压范围为0～5V。
1.1 主要技术指标1)输入阻抗：≥5MΩ2)偏置电流：<2nA3)输入噪声：<10uV4)共模抑制比：≥100dB5)耐极化电压：±300mV6)漏电流：<10uA7)频带：0.05～250Hz1.2 具体要求1)设计放大器电路；2)计算电路中个元器件的参数值；3)对选择的关键元器件说明其选择理由。
2 引言在当今社会中,心脏病等心血管已经成为了世界范围内常见的疾病,号称“头号杀手”。
由于心脏病有突发性以及长久性，对心脏病人也需要长期的治疗和监护。
心脏是循环系统中重要的器官。
由于心脏不断地进行有节奏的收缩和舒张活动，血液才能在闭锁的循环系统中不停地流动。
心脏在机械性收缩之前，首先产生电激动。
心肌激动所产生的微小电流可经过身体组织传导到体表，使体表不同部位产生不同的电位。
如果在体表放置两个电极，分别用导线联接到心电图机(即精密的电流计)的两端，它会按照心脏激动的时间顺序，将体表两点间的电位差记录下来，形成一条连续的曲线，这就是心电图。
图1 标准的心电图心电图是检查心脏情况的一个重要方法，其应用范围包括以下几个方面：(1) 分析与鉴别各种心律失常。
(2) 查明冠状动脉循环障碍。
(3) 指示左右房窜肥大的情况，协助判别心瓣膜病、高血压病、肺源性及先天性心脏病的诊断。
(4) 了解洋地黄中毒、电解质紊乱等情况。
(5) 心电监护已广泛应用于手术、麻醉、用药观察、航天、体育等的心电监测以及危重病人的抢救。
3系统设计3.1设计思路心电信号十分微弱，常见的心电频率一般在0—100Hz之间，能量主要集中在17Hz附近，幅度小于5mV，心电电极阻抗较大，一般在几十千欧以上。
在检测生物电信号的同时存在强大的干扰，主要有电极极化电压引起基线漂移，电源工频干扰(50Hz)，肌电干扰(几百Hz以上)，临床上还存在高频电刀的干扰。
心电放大器(电池供电)电路设计报告
心电放大器（电池供电）电路设计报告心电放大器（电池供电）电路设计报告一、心电检测背景1、人体生物信号的基本特点生命的本质在于电，因此生物电是最重要的生物医学信号，携带着丰富的生理和病理信息。
该信号基本的特点是：低频、低幅值、高内阻且可变，并且各生物电之间有干扰，同时，在对这些信号进行测量时，要注意被测对象——人体的特殊性。
2、心电图心电图指的是心脏在每个心动周期中，由起搏点、心房、心室相继兴奋，伴随着心电图生物电的变化，通过心电描记器从体表引出多种形式的电位变化的图形（简称ECG）。
心电图是心脏兴奋的发生、传播及恢复过程的客观指标。
正常情况下，人体的心电图如下：正常心电图各波段的正常值及意义如下：(1)P波：呈钝圆形，可有轻微切迹。
P波宽度不超过0.11秒，振幅不超过0.25毫伏。
(2)PR间期：即由P波起点到QRS波群起点间的时间。
一般成人P-R间期为0.12～0.20秒。
P-R间期随心率与年龄而变化，年龄越大或心率越慢，其PR间期越长。
(3)QRS波群：代表两心室除极和最早期复极过程的电位和时间变化。
正常成人为0.06～0.10秒。
此波群振幅，当加压单极肢体导联aVL导联R波不超过1.2毫伏，aVF导联R波不超过2.0毫伏。
aVR导联R波不应超过0 .5毫伏，超过此值，可能为右室肥大。
(4)Q波：时间不超过0.04秒。
(5)S-T段：正常任一导联S-T偏移都不应超过0.05 毫伏。
(6)T波：心前导联的T波可高达1.2～1.5毫伏。
(7)Q-T间期：Q-T间期同心率有密切关系。
心率越快，Q-T间期越短；反之，则越长。
一般心率70次/分左右时，Q-T间期约为0.40秒。
(8)U波：振幅很小，约为0.2～0.3毫伏。
心电图目前已经广泛应用于诊断疾病、用药观察等医疗卫生事业以及科研事业。
3、心电信号的特点人体的心电信号属于生物医学信号，在测量某一种生理参数的同时，存在着其他生理信号的噪声背景，并且对外界（包括人体）的干扰十分敏感。
单电源心电图机前置放大器的设计
Ｋｅ ｏ ｄ ： ｉｇ ｕ ｐｙ ｌｃ ｏａｄｏｒ ｈ （ Ｃ ｙｗ ｒ ｓ ｓ ｌ ｓｐ ｌ；ｅ ｔ ｃｒｉｇａ ｎｅ ｅｒ ｐ Ｅ Ｇ） ｍ ｃ ｉｅ ｉ ｌｃ ｉ ｔ ａ ｐｉｅ ｉ ｕｔ ａｈｎ ；ｂｏ ｅｔｃ ｙ ｍ ｌ ｒｃ ｃ ｉ ｅ ｒ ｉ ｉ ｆ ｒ
ｄ ｐ ｓｔ ｅ ｄ ｙ ｂ ｔｅ ，ｗｈｉｈ ｃ ｎ ｐ ｏ ｉ ｅ ｎ ｔｍｏ ｅ ｔ ａ ｏ ｔ ｈ ｒ ａｔｒ ｙ ｃ ａ ｒ ｖｄ ｏ ｒ ｈ ｎ ３ Ｖ．Ｔｈ ｏｅ ｃ ｒ ｕｔｉ ｏ ｏ ｅ ｆａ ｌ ｅ ｅｗｈ ｌ ｉｃ ｉ ｓｃ ｍｐ ｓ ｄ ｏ ｍｐ ｉ ｒＡＤ６ ３， ｉ ｆ ２ ＴＬ ２ ４ ａ ｄ ｓ ｍｅ ｒ ｓｓａ ｃ ｒｃ ｐａ ｉａ ｃ ．Ｈｉｈ ｐ ｅ ｉｉ ｎ ｅ ｌ ｒ ｅ ｏ ａ ｎ ｌｃ ｒ ｃ ｒ ｉｇ ａ ｓｇ ａ ， ｔ ｅｆ ｓ Ｖ２ ５ ｎ ｏ ｅ ｉｔ ｎ ｅ ｏ ａ ｃｔ ｎ ｅ ｇ ｒ ｃｓｏ ｎ ａ ｇ ｄ ｆ ｒｆ ｉｔｅｅ ｔｏ ａ ｄ ｏ ｒ ｍ ｉ ｎ ｌ ｈ ａ ｔ
ＧＵ ｎ ｗ ｉ ＸＩ ｉｎ ｈ ａ， Ｌ Ｕ Ｈａ — ｏ Ｏ Ｙａ — ｅ ， Ｅ Ｊａ － ｕ Ｉ ｉｂ
（ ｏ ｅ ｅｏ ｌｃ ｏ ｉ Ｓ ｉ ｃ ｎ ｎ ｉｅ ｒ ｇ Ｊ ｉ ｎｖ ｒｉ ，Ｃ ａ ｇ ｈ ｎ１ ０ １ ，Ｃ ｉａ Ｃ ｌ ｇ ｆ ｅ ｔ ｎｃ ｃｅ ｅａ ｄＥ ｇ ｅ ｎ ， ｉ ｎＵ ｉｅｓ ｙ ｈ ｎ ｃ ｕ ３ ０ ２ ｌ Ｅ ｒ ｎ ｎ ｉ ｌ ｔ ｈｎ ）
Ｏ 引 言
人 体 的心 电信 号是 一种微 弱 的生物 电信 号 ，信 号微 弱 到 很 有 可能 会 淹 没在 许 多 较 强 的干 扰 与 噪声 中 ，且 信号源 内阻高 。要 想对 这种微 弱信 号采集 必须进 行精 度较 高且倍 数较 大 的放 大处 理 ，前置放 大器 电路 正是生 物 电信 号如 心 电信 号放 大处理 过程 中不可 缺少 的一部 分 ，而传 统 的心 电 图机 的前 置放 大器都
心电信号的采集及前置放大课程实验报告
实验报告指导教师：实验地点：实验时间：一、实验室名称：医疗仪器实验室二、实验项目名称：心电信号的采集及前置放大三、实验学时：2学时四、实验原理：心电信号的采集使用了标准I导联，电路中RL、RA、LA三处为三个音频插座，由三个心电电极夹接入，分别夹在右腿、右手、左手。
由右手与左手输入的信号经AD620差动放大，得到心电信号。
夹在右腿的电极起到一个反馈作用，向身体输入信号，起到平稳心电信号的作用。
电路中的普通运放有两个，所以采用了二运放芯片NE5532。
使用的医用放大器芯片AD620是一款经常使用的医用放大器芯片，其特点是精度高，放大倍数准确，能够将十分微小的信号放大，常用于医用仪器的设计。
AD620的放大倍数由RQ1到RQ4控制，G=(49.4kΩ/R G)+1。
五、实验目的：1．初步学会人体心电的测量方法。
2．学习使用较为精密的医用放大器芯片。
六、实验内容：调试心电测量电路，测量人体心电，观察标准模块输出，自行制作模块观察效果区别。
七、实验器材（设备、元器件）：心电采集实验箱、电脑、心电电极夹、电阻、AD620、NE5532，连接线、电烙铁、电路板制作工具、螺丝刀八、实验步骤：1．利用板上的信号源调试电路（1）利用板上的电源为模块供电。
（2）利用板上的信号源为模块提供信号。
（3）用示波器观察模块信号输出端，查看波形。
2．测量人体的心电（1）将底板上的开关拨到ECG端。
（2）连接心电电极夹。
（3）检测人体心电并用示波器观察输出波形。
3.自制模块根据实验提供模块电路原理图自制PCB图，制作模块取代标准模块重复实验。
九、实验制作电路及观测结果分析：1．实验原理图：图 1.1 Altium Designer原理图图1.2 PCB版图2．仿真结果图在输入部分通过函数发生器模拟生理信号，对电路进行仿真查看结果图2.1 加入了函数发生器和模拟示波器后的结果通过仿真结果可以看出RA、LA分别加入了30mv和40mv的正弦信号，在示波器结果中可以看到输出信号约为106.903mv, 放大倍数约为10.7，与实验理论值的放大倍数10.6接近，能够达到预期的效果3．结果分析：心电信号前置放大电路模块实物如下图所示。
心电检测前置放大电路
心电检测前置放大电路
DC-DC CONVERTR
一． 特点
1、如图，此电路是由ISO122与INA115等组成的人体心电检测电路，该电路完全可达到医疗器械使用要求，
即输入阻抗电、漏电流小、检测精度高和人体安全等指标；
2、 输出信号由ISO122隔离传输到后置放大电路，实现人体信号与输出及电源的隔离放大, 采用隔离型
DC-DC 模块供电可有效非曲直抑制周围环境的电磁干扰和消除接地环路等，推荐我公司的 6000VDC 隔离系列产品（其隔离电容值极低，仅≤10pF ） 二．DC-DC 电源模块选型表
推荐方案
隔离耐压6000VDC 系统 电源
型号
封装
5V
G0515S-1W G0515D-1W 普通SIP 普通DIP 12V
G1215S-1W G1215D-1W 普通SIP 普通DIP 15V
G1515S-1W G1515D-1W 普通SIP 普通DIP 24V
G2415S-1W G2415D-1W
普通SIP 普通DIP
二.注意事项:
z以上方案是假设隔离放大器的工作电压为±15V的条件下作出的，若放大器的工作电压为±5V或±9V或±12V，只要选我公司的相应输出电压的电源模块即可。
z如负载功耗较大可选择我公司2W的产品。
z DC-DC输出端外接滤波电容C2、C3其容值不能太大，一般不应超过1µF，否则易引起DC-DC启动不良。
z为了进一步降低系统功耗，请尽量选择低功耗的元器件。
模电大作业~心电信号放大电路设计
模电大作业（二）心电信号放大电路的设计一：问题背景及总体思路：1，心电信号的特点及检测心电信号十分微弱，幅值约20μV到5mV，频率在0.05Hz-100Hz 之间，能量主要聚集在17Hz附近。
所需放大倍数大约在1000-10000倍。
心电信号取自于活体，所以信号源内阻较高，且存在着较强的背景噪声和干扰，主要是电源工作频率(50Hz)的干扰，临床上一些操作设备工作频率的干扰等，在这里我们主要考虑电源工作频率的干扰。
电源工频干扰主要是以共模形式存在，幅值可达几V甚至几十V，所以心电放大器必须具有很高的共模抑制比。
由于信号源内阻可达几十KΩ、乃至几百KΩ，所以，心电放大器的输入阻抗必须在几MΩ以上，而且KCMR也要在80dB以上。
2，设计要求及结构组成根据以上特点对心电信号放大器的要求是需要有高输入阻抗、高增益，高共模抑制比、低噪声，低漂移以及合适的通频带等。
根据题目要求，我们可以用高通滤波器、低通滤波器来保证信号带宽为0.1HZ-100HZ之间；三运放仪表放大器保证输入阻抗≥1MΩ，共模抑制比K CMR≥80dB；双T带阻滤波器用来消除50HZ工作频率的干扰；最后的电压放大器则保证了电路总增益在60-80dB之间可调。
二：电路组成：1，100Hz低通滤波器在这里我们将其内在两个电阻并联，并将电容接在运放的正相端，因为电容具有隔直通交的特性，对低频信号，电容相当于开路，信号无损输入正相端，随着频率增大，部分信号通过电容流向了地，频率越高，电容相当于短路，大部分高频信号流入了地，只有低频信号才通过正相端。
此时呈现一种通低频阻高频的特性。
取1216,10R k R k =Ω=Ω，nF C 1001= 其截止频率：011199.471002f Hz Hz R C π==≈ 仿真电路为：波特仪显示如下：2, 0.1Hz 高通滤波器直接将输入信号经过一个电容，当输入信号频率过低时，电容相当于断路，当输入高频时，电容相当于短路。
新型心电信号前置放大电路设计
本栏目责任编辑：冯蕾网络通讯及安全·新型心电信号前置放大电路设计张磊．张辉（安徽大学大学计算机教学部，安徽合肥２３００３９）摘要：基于经典的仪表放大器基本框架，改选和设计了一种可用于心电信号采集的前王放大器。
根据心电信号采集的特点，通过增加射频滤波器、右腿驱动电路和高通负反馈滤波器等措施，提高了放大器的共模抑制比，对被洲的人体具有更安全的保护作用。
结果表明该放大器在频率响应特性、共模抑制比等性能参数方面符合标准，可用于ＥＣＧ监护仪中。
关键词：心电图；放大器；共模抑制比；增益；滤波中图分类号：删２文献标识码：Ａ文章编号：１００９－３０４４（２００８）０１－１００４１－０４ＮｅｗＤｅｓｉｇｎｏｆＰｒｅａｍｐｌｉｆｉｅｒＣｉｒｃｕｉｔｆｏｒＥＣＧＳｉｇｎａｌＺＨＡＮＧＬｅｉ，ＺＨＡＮＧＨｕｉ（ＤｅｐａｒｔｍｅｎｔｏｆＣｏｌｌｅｇｅＣｏｍｐｕｔｅｒＴｅａｃｈｉｎｇ，Ａ１１ＩｌｕｉＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙ，Ｈｅｆｅｉ２３００３９，Ｃｈｉｎａ）ＡｂｓｔｒａｅＵＢａｓｅｄｏｎｔｈｅｓｔｒｕｃｔｕｒｅｏｆｃｌａｓｓｉｃａｌｉｎｓｔｒｕｍｅｎｔａｌａｍｐｌｉｆｉｅｒ，ａｐｒｅａｍｐｌｉｆｉｅｒｆｏｒｔｈｅｍｅａｓｕｒｅｍｅｎｔｏｆＥＥＧｓｉｇｎａｌｓｉｓｉｍｐｒｏｖｅｄａｎｄｄｅ—ｓｉｇｎｅｄ．ＡｃｃｏｒｄｉｎｇｔｏｔｈｅｃｈａｒａｃｔｅｒｉｓｔｉｃｓｉｎｔｈｅＥＣＧｓｉｇｎａｌｃｏｌｌｅｃｔｉｏｎ，ｗｅａｄｄｒａｄｉｏｆｉｌｔｅｒ，ａｌｉｇｈｔ—ｌｅｇ—ｄｒｉｖｅｎｃｉｒｃｕｉｔ、ａｈｉｇｈ—ｐａｓｓｆｉｌｔｅｒ、＾，ｉｄｌＣＭＲＫｏｆｔｈｅｐｒｅａｍｐｌｉｆｉｅｒｈｉｇｈｅｒａｎｄｓａｆｅｒｆｏｒｔｈｅｄｅｔｅｃｔｅｄｐｅｒｓｏｎ．Ｔｈｅｒｅｓｕｌｔｓｉｎｄｉｃａｔｅｔｈａｔｒｅｖｅｒｓｅｆｅｅｄｂａｃｋａｎｄｏｎ，ｗｈｉｃｈｍａｋｅｓｔｈｅｔｈｅｆｒｅｑｕｅｎｃｙｒｅｓｐｏｎｓｅａｎｄＣＭＲ．Ｒ．ｍｅｅｔｔｈｅｓｔａｎｄａｒｄ，ｍａｋｉｎｇｉｔｓｕｉｔａｂｌｅｆｏｒＥＣＧｍｏｎｉｔｏｒ．Ｋｅｙｗｏｒｄｓ：ｅｌｅｃｔｒｏｃａｒｄｉｏｇｒａｍ；ｐｒｅａｍｐｌｉｆｉｅｒ；ｃｏｍｍｏｎｍｏｄｅｒｅｊｅｃｔｉｏｎｒａｔｉｏ；ｇａｉｎ；ｆｉｌｔｅｒ１引言心电信号是在心脏有规律地收缩和舒张过程中，心肌细胞产生的动作电位综合而成的电信号。
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心电前置放大器设计
报
告
姓名
班级
学号
目录
1、心电介绍
2、心电干扰
2.1 肌电干扰
2.2 交流干扰
3、心电采集电路设计思路
3.1 第一级差动放大
3.2 第二级低通滤波
3.3 第三级功率放大
4、心电采集电路及其仿真结果
心电信号采集电路设计
摘要：通过三导联采集人体的心电信号，然后三级放大，得到可以在示波器上较清楚显示的心电图。
其中三级放大为：第一级是CMRR很大的差动放大器，此处采用仪用放大器AD620；第二级是二阶有源低通滤波器，所设计的截止频率为120Hz；第三级是二级放大电路，前一级是放大倍数固定为10的电路，后一级是
放大倍数可调的放大电路。
一、心电介绍
心电信号是人类最早研究并应用于临床医学的生物电信号之一，与其他生物电信号相比，该信号也比较容易检测同时具有直观的规律性。
一般人体心电信号的幅值约20μV~5mV，频带宽度为0.05Hz~100Hz，由于心电信号取自于活体，所以信号源内阻较高，且存在着较强的背景噪声和干扰。
在检测人体生物电信号时，需要采用所谓的生物电测量电极，又称引导电极来实现的，通过引导电极将生物电信号引入到放大器的输入端。
对于心电信号的检测，临床上为了统一和便于比较所获得心电信号波形，对测定心电信号（ECG）的电极和引线与放大器的联接方式有严格的统一规定，称之为心电图的导联系统。
此处我们采用三导联。
二、心电干扰
心电干扰分为两种，一种是肌电干扰，一种是交流干扰。
肌电干扰一般是35HZ，交流干扰一般是50HZ。
而心电信号的频率范围是在0.05-100HZ之间。
所以肌电干扰和交流干扰极易混入心电信号，并被放大，需要对它们进行抑制处理，以保证心电图记录的质量。
2.1肌电干扰
肌电干扰是指由于人体肌肉颤动所引起的噪声信号。
这种噪声信号是不规则的。
肌电干扰信号的频率在10-3000Hz之间，电压从几十微伏到几毫伏之间。
在做心电图检查时，一般常见35Hz肌电干扰信号。
它产生的原因主要有以下几个方面：
1．病人精神过于紧张，引起肌电干扰；2．环境温度过低，病人发冷寒颤，引起肌电干扰；3．病人活动或病床不舒适，引起肌电干扰；4．心电图机电极绑带或电极夹过紧，引起肌电干扰。
2.2交流干扰
1、50Hz交流干扰通常是指来自外界以及心电图机自身的电源50Hz交流干扰信号。
这种干扰信号是规则的。
50Hz交流干扰通常分为以下几种：[1]交流磁场干扰；[2]泄漏电流干扰；[3]阻抗耦合干扰；[4]静电干扰；[5]地环路干扰；[6]仪器内部50Hz干扰等等。
2、交流磁场干扰是指在人体附近存在的电流电路与病人回路之间通过电磁耦合而产生的交流磁场干扰。
如：照明设备、沿天花板和墙壁及地面排布的电源线等设备产生的干扰磁场穿过一定面积的输入加路时，产生感应电动势并与心电信号叠加，造成干扰。
3、泄漏电流干扰是指因绝缘强度下降产生的泄漏电流而引起的泄漏电流干扰。
如：在梅雨季节时，电源线、墙壁、及病床等因湿度增加而使其绝缘强度下降，
使泄漏电流增加。
4、阻抗耦合干扰是指因位移电流所产生的电位差而引起的阻抗耦合干扰（一般为电阻型）。
如：病房环境中的电源线，不管有无电流通过，电流线与心电图机导联线间总存在静电耦合电容。
由电容耦合所引起的位移电流所产生的电位差所引起的干扰。
三、心电采集电路设计思路
通过三导联采集到心电信号。
心电前置放大电路由三级组成，第一级是CMRR 很高的差动放大电路，主要用来抑制共模干扰，这一级放大倍数是8倍左右。
第二级是一个两阶低通滤波的电路。
最后一级是二级放大电路，第一级固定为10倍放大，第二级是可调放大倍数的放大电路。
3.1 第一级差动放大电路
这里主要选择了仪用放大器AD620，AD620的核心是三运放电路(相当于集成了三个OP07运放)。
这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。
因此在这一级选择放大8倍。
电路图设计如下：
其中，8号线相当于是右腿输入，11号线相当于是左手的输入，10号线相当于是右手的输入。
C1、C2、C3构成的电路是射频信号干扰滤波器。
在现实的测量环境中, 存在射频信号干扰,可能会导致后级的仪表放大器内部的射频整流,将导致仪表放大器不能正常工作。
特别当信号传输线路较长并且信号强度低的情况, 此时射频干扰的影响就更加严重,结果得不到有用的心电信号,必须处理不断增加的RFI, 降低仪
表放大器电路中的RFI整流误差。
本系统解决方案是设计一个用于防止RFI整流误差的差分低通滤波器电路。
OP07和周围电阻电容构成的电路。
是为了进一步提高前置放大器的共模抑制比和抗干扰能力，采用右腿驱动电路，从根本上降低空间电场在人体上产生的干扰。
元器件选择情况
C1 CT 47nF（插装）C2 CT 1nF（插装）C3 CT 1nF（插装）
C4 CT 10nF（插装）R3 8.25kΩ1/4W 1% R4 24.9kΩ1/4W 1% R5 24.9kΩ1/4W 1% R6 10kΩ1/4W 1% R7 1MΩ1/4W 5% 3.2 第二级滤波电路
此处是一个二阶有源低通滤波器，我选择TL082，由于它的频率响应范围比较大，滤波器中选用它，滤波效果会比较好。
电路图如下：
此处是一个二阶低通滤波器，这里选择的是巴特沃茨型，截止频率为120Hz 的滤波器。
计算方法如下：
元器件选择情况
R8 56kΩ1/8W 5% 金属膜（插装）R9 56kΩ1/8W 5% 金属膜（插装）C5 CT 16nF（插装）C6 CT 33nF（插装）
3.3 第三级功率放大电路
在第三级中，选择了OP07作为放大器，因为OP07有非常小的输入电压漂移，而且有很高的开环增益。
故最后一级的电压放大电路选择是OP07。
电路图如下：
这里用的是同相放大器，因为同相放大器有大的输入阻抗。
其中的电容作用是为了消除自激振荡，滑动电阻的作用是为了能调节放大倍数，使心电的输出更好。
R1 1kΩ1/4W 5% R2 9kΩ1/4W 5% R3 1kΩ1/4W 5%
R4 3296 W203 C1 CT 10pF（插装）C2 CT 10pF（插装）
四、心电采集电路及其仿真结果第一级差动放大电路
仿真结果
第二级二阶有源低通滤波器仿真结果
第三级功率放大电路仿真结果
总的电路图仿真结果。