心电放大电路设计报告
心电放大器设计报告
心电放大器(直流供电) 设计报告及测试报告姓名:刘文中学号:3004202321班级:生物医学工程1班指导老师:李刚教授心电放大器前置通路设计报告——直流供电3004202321－1－刘文中指导老师：李刚教授一：关于心电⏹心脏作为生物体新陈代谢和能量传递的动力中心,其对人体的重要性是不言而喻的。
各种心脏疾病,几乎都和心脏的生物电活动相关联。
在当前的社会中,心脏病等心血管已经成为了世界死亡人数最多,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。
然而，要针对心脏病情，首先要做的就是了解心电信号的特点。
其特点为：1）信号十分微弱，幅度小于5mV。
2)常见的心电频率一般在0—100Hz之间，能量主要集中在17Hz附近。
3)测量时心电电极阻抗较大，一般在几百千欧以上。
4）极易受到工频干扰。
⏹心电图的作用1、对心律失常和传导障碍具有重要的诊断价值。
2、对心肌梗塞的诊断有很高的准确性，它不仅能确定有无心肌梗塞，而且还可确定梗塞的病变期部位范围以及演变过程。
3、对房室肌大、心肌炎、心肌病、冠状动脉供血不足和心包炎的诊断有较大的帮助。
4、能够帮助了解某些药物（如洋地黄、奎尼丁）和电解质紊乱对心肌的作用。
因此检测出人体的心电图，对于帮助诊断与治疗相关疾病有重要作用。
我所设计的便携式心电放大器主要是方便，低功耗，主要适用于野外或运动场所对于心电的检测。
二：心电放大器的总体设差模电压增益：A VC=500；差模输入阻抗：大于10M共模拟制比：大于80DB频带宽度: 0.05~100HZ;陷波：50HZ工频输入保护电路：能耐5000v的高压说明：由于我设计的是直流心电放大器；所以放大起必须具有两个特性第一：要能准确的提取与放大心电信号（放大倍数不能太小，以便能够较方便的观测，由于是直流供电，直流是由电池提供，提供的电压较小，所以放大倍数也不能太大。
第二：要使整个电路的功耗尽量小，这在某种程度上要求该设计中所含的运放器要相对较少；三：整个电路的整体框架如下;四：各节电路的设计：1：保护电路与前置放大电路前置放大倍数为50，高通的截至频率为0.05HZ,其中,A1,A2并联级的放大倍数为5,AD623的放大倍数为10倍.(1)由于前置放大器起着提取信号并初次放大信号的作用，所以要求所用的运放有高共模拟制比，高输入阻抗，较高的差模增益，低的失调电压，低功耗。
交流心电放大器设计报告心电
交流心电放大器设计报告一、设计心电放大器，要求如下：1、输入阻抗≥10MΩ。
2、共模抑制比≥80dB。
3、放大倍数为1000倍。
4、频带宽度为0.05Hz~100Hz。
5、放大器的要求轨到轨，低功耗，低噪声。
二、整体组成模块：三、具体各模块设计：1、电源：由于采用220V交流供电，必须设计电压转换部分以保证稳定的为放大器以及各个芯片供电，220V电压接变压器变压后，经桥式整流电路整流，再经电容C1、C2滤波、电路滤波，最后用三端稳压电路稳压，即可得到所需电压。
电路中接入C3用来实现频率补偿，防治自激振荡，减小高频噪声和改善负载的瞬态响应，C4用来较小有输入电压引入的低频干扰。
2、DC/DC电路：主要的目的是进行电压的变换及隔离因为直流不能直接通过变压器升、降压，所以先将直流通过开关电路变成交流，频率一般是几百K，这时的交流波形没有交流电正弦波那样好。
变成交流后通过变压器进行变压，输出的交流通过整流、滤波、稳压等电路变回直流。
这里采用TI公司的DCP010505DBP芯片电路图如下：输出之后的电压还需要经过7805和7905进行稳压。
这里的电容皆采用0.47uF。
3、前置放大电路：分为四部分：（1）差动放大：如果将保护电阻直接接入后面的时间常数电路，其输入阻抗将大为减小，减低了心电图机的性能，若加入差动发大器，其差模输入阻抗为2Ri＋，共模输入阻抗为Ri＋/2，增加了输入电阻，进一步抑制了电极噪声与50Hz干扰，提高了共模抑制比。
考虑到前级存在极化电压，最大为300mV ，此极放大增益不宜过高，大约定在6倍左右，选取R2=R3=24K Ω，R1＝10K Ω，其增益为=5.8。
（2） 时间常数电路：由于电极和电介质或体液接触，在金属界面上总会产生极化电压，其最大值可能为300mV ，这部分电路的主要功能就是滤出极化电压以及其余低频干扰，这部分选取高通滤波器，截至频率为0.05Hz ，根据f ＝RC 21，取R6=R7=4.3M Ω,得C1=C2=1uF ,从前极电阻中间引入驱动，避免了因电器元件不匹配使共模信号转化为差模信号而不易滤除的影响。
心电放大器(交流供电)设计报告
心电放大器（交流供电）设计报告
3004202336-1-张路遥
技术指标：
输入阻抗>1MΩ
输入端短路噪声电压峰-峰值（P-P）<=10uV
CMRR>=60db
电压增益：>=1000倍
50HZ干扰抑制滤波器：>=20dB
带宽：0.05HZ~40HZ（以10HZ为基准，+0.4dB,-3.0dB）
前言：
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。
单通道心电放大电路
Auf s s
2
4 1 R2 R2 R1 RC
s 2 1 RC
2
1 s 2 2 RC
2
2 s 2 0
s
0
Q
s
2 0
4.1）
且
0
1 1 , K 1, Q RC 4 1 R2 R2 R1
1.3 原理图与 PCB 设计图
1.4 实物图
1.5 前置放大结果
2. 高通滤波
2.1 设计原理 为了滤除基线漂移等影响，在前置放大器后直接连高通滤波器，使 心电信号更加稳定。 由于第一级放大电路会将噪声和有用信号一起放大， 因此只在第一级放大电路中将心电信号放大了10倍左右，所以在这一级 的高通滤波电路中，还需将信号放大，这一级中我们组将信号放大了11 倍。截止频率ω=1RC=0.05Hz, 假设R=500KΩ， 则， C=4μF， A=RfR1=10 2.2Multisim 软件仿真实现
（4.2） 因此该带阻滤波器截止频率 f 为：
(4.3) 得出： （4.4） 最终选择 R10=R11=6.8K；C7=C8=0.47uF。 计算得出 f0=1/2*3.14*6.8K*0.47uF=49.85Hz,基本满足实际需求。 该电路对对称性要求很高， 当电路不对称式， 对 50Hz 滤波效果明显减弱， 因此，在焊接前，应事先测量电阻电容的大小，以保证电路的对称性。 该滤波器的优点是品质因数可以调节，如图 2.1 调节 R13,R14 的值可以 控制品质因数 Q 的值，使得曲线有比较陡峭的过渡带，且和带阻滤波器的中 心频率无关。 其原理图如图 2.1 所示：
单通道心电放大电路
组员：马铭余，陈伟鹏，易兵，黄伟骏
试验三心电放大器与右腿驱动电路的设计
实验三 心电放大器与右腿驱动电路的设计、实验目的1 .掌握用运算放大器组装的心电放大器电路及其共模抑制比的测定方法。
2 .了解右腿驱动电路对于抑制共模信号和电气安全方面的意义。
3 .了解心电放大器的频率特性对于心电信号波形的影响二、实验原理在生物信息的获取和处理中，生物电位放大器占有重要的地位。
由于生物 电信号一般都很微弱，所以生物电放大器必须有高的共模抑制比和足够的增益。
为了减小信号传输中的衰减和失真，生物电位放大器还必须有高的输入阻抗。
同时，为了保证被测对象的安全，防止发生电击事故，在电路中必须采取适当 的保护措施。
心电放大器是一种重要的生物电位放大器，它可以作为生物电位放大器的 代表。
本实验中所用的心电放大器电路原理如图3-1所示，它可以满足上述对 于生物电位放大器的基本要求。
电路中共采用了五只运算放大器，其中4和A 2 组成同向并联差动放大器（A 和A 可以用双运放747或单运放741），它具有很 高的输入阻抗，其差动增益Gd — R + R + R — 2 R + R-3 R 4 4 - R 4 4而共模增益为Gc = 1，所以这一级的共模抑制比CMRR = Gd （输入端开路 时，容易引起饱和，饱和可以将①、②端短路，接地。
）4的作用是进一步放大差动信号，并把双端差动输入变成单端输出，其差 动增益为调整P 可使其共模输出信号最小。
1Gd =务= 8 47 KT1K图3-1心电放大电路原理图由4, A2, 4组成的三运放的放大器电路又称为仪表放大器，它具有高输入阻抗，高共模抑制比和可调的增益，在生物电位放大器中得到广泛应用。
4、凡、R7、R6~ R18构成右腿驱动电路。
R6、R7将共模电压的平均值检出，4将此信号放大，倒相后加于右腿上。
对于共模信号而言，这是并联电压负反馈，故使人体上的电压减小。
这部分电路的等效电路如图3-2所示。
图3-2右腿驱动电路的等效电路图3-2中匕加为加于人体上的共模电压。
电池供电心电放大器设计报告
心电放大器（电池供电）设计报告一、设计意义心血管疾病是影响人们生活质量，造成死亡的重要原因，而反应心脏生理情况的重要科学依据就是心电信号。
心电信号的检测不同于普通的信号测量。
其信号比较微弱，干扰强，个体差异大，所以希望设计一种抗干扰能力强，功耗低的直流心电放大器。
而相比于交流放大器，直流心电放大器因为其功耗小，所以可以用电池供电，进而可以向着小型化，便携化发展，有较高的应用价值。
二、心电总述1、心肌细胞的跨膜电位心肌细胞的跨膜电位是指心肌细胞内外两侧的电位差，包括在静息状态下的静息电位和兴奋时的动作电位。
人的心室肌细胞的静息电位约为-90mv。
当心肌细胞由静息状态进入兴奋时，即产生动作电位。
当心室肌兴奋时，膜内电位从安静状态的-90mv很快上升到30mv，需时1~2ms，电位上升的最高速度达到800V/s。
当心肌细胞除极后，立即开始复极。
下图为跨膜电位变化曲线。
跨膜电位变化曲线2、心电的传播心脏周围的组织及液体都可以导电，被称为容积导体，而且是三度空间的导体。
心脏又是一个形态不规则的空腔肌肉器官，它的肌纤维行走方向不一致。
兴奋在心肌内向各个方向传播的过程中，每一瞬间在心脏内形成很多双极体，且其大小、方向都不一样。
心脏按窦房结—结间束—房室结—左、右束支—蒲氏纤维—心室肌这一顺序进行的兴奋传播，是在一个空间进行的。
3、心电波形图上图是正常人的心电波形图图中：P波：代表左、右兴奋时所产生的电变化，因心房电向量方向不同而相互抵消了一部分，故其幅度不大。
P-R间期：代表心房兴奋到心室开始兴奋经过的时间，一般成年人为0.12~0.20s。
QRS波群：代表心室兴奋传播过程的电位变化，一般在0.06~0.10s之间。
T波：反映心室复极过程的电变化。
QT间期：指由QRS波群起点到T波终点，由心室开始除极到完成所需时间，在心率为75次/s，Q-T间期小于0.4s。
U波：在T波出现后经0.02~0.04s可能出现的波，大都在0.05ms以下。
心电检测电路的设计报告和测试报告
心电检测电路的设计报告和测试报告一、设计报告（一）、设计目的及其意义心肌是由无数个心肌细胞组成，由窦房结发出的兴奋，按一定的途径和时程，依次向心房和心室扩布，引起整个心脏的循环兴奋。
心脏各部分兴奋过程中出现的电位变化的方向、途径、次序、和时间均有一定的规律。
由于人体为一个容积导体，这种电变化也必须扩布到身体表面。
鉴于心脏在同一时间内产生大量的电信号，因此，可以通过安放在身体表面的胸电极或四肢电极，将心脏产生的电位变化以时间为函数记录下来，这种记录曲线称为心电图，如下图所示。
心电图反映心脏兴奋的产生、传导和恢复过程中的生物电变化。
心肌细胞的生物电变化时心电图的来源，但是心电图曲线与单个心肌细胞的膜电位曲线有明显的区别。
ECG波形是由不同的英文字母统一命名的。
正常心电图由一个P波、一个QRS波群和一个T波等组成。
P波起因于心房收缩之前的心房极时的电位变化；QRS波群起因于心室收缩之前的心室除极时的收位变化；T波为心室复极时的电位变化，其幅度不应低于同一导联R波的1/10，T波异常表示心肌缺血或损伤。
ECG的持续时间由：P-R间期（或P-Q间期）为P波开始至QRS波群开始的持续时间，也就是心房除极开始至心室除极开始的间隔时间，正常值为0.12～0.20s，若P-R期延长，则表示房室传导阻滞；Q-T间期为QRS波群的开始至T波的末尾的持续时间，意为心室除极和心室复极的持续时间，正常值为0.32～0.44s；S-T 段为从QRS波群终末导T波开始之间的线段，此时心室全部处于除极状态，无电位差存在，所以正常时与基线平齐，称为等电位线，若S-T段偏离等电位线一定范围，则提示心肌损伤或缺血等病变；QRS波群持续时间正常值约为0.06～0.11s。
因此，实时的检测心电信号，可以从所得出的心电图上观察心脏的变化，医生就可以从所测的心电图上判断心脏各个部位的功能是否正常，所以心电图是医生治疗心脏方面的疾病所不可或缺的依据。
设计心电信号放大电路
设计心电信号放大电路
要求：电路总增益60~80dB可调，输入阻抗≥1MΩ，共模抑制比K CMR≥80dB,带宽：0.1Hz~100Hz；电路具有50Hz陷波功能，陷波器中心衰减大于15dB。
1、输入级
三运放仪表放大器，保证输入阻抗和共模抑制比足够高
如图，经过3运放放大得到较高增益。
2、陷波器
采用带通滤波器和相加器组成的带阻滤波器。
滤除50Hz。
由陷波中心角频率50HZ计算出电容C的值，模拟用两个交流源实现，其中一个频率为50HZ ，用示波器和波特仪分别观察波形和幅频特性，模拟如下：
对50Hz进行滤波，避免噪声干扰。
3、心电信号放大电路
由1、2电路组合的心电信号放大电路
由仿真结果得电路对心电信号实现了60dB～70dB～80dB的放大，且满足带宽0.01HZ ～100HZ，并实现了对50HZ信号的陷波，总体上达到要求。
传感器将采集到的心电信号输入放大器进行放大，因为通常直接采集到得心电信号很是微弱，不利于后续电路对其进行处理，而放大器主要可以使用仪用放大器，因为仪用放大器具有输入电阻大，共模抑制比高，增益调节方便等许多优点，很适合于放大生物信号，再次是滤波，因为在电路工作时总会在有用信号里加入工频信号，而工频信号的频率以50HZ为
主，因此应该滤除工频频率波减少实验误差，。
低成本心电放大器设计报告剖析
低成本心电放大器（交流供电）设计与测试报告作者姓名：凌伟学号：3013202225学院：精密仪器与光电子工程学院班级：生物医学工程一班指导教师：李刚天津大学2015年1月1. 题目要求交流供电低成本心电放大器： 要求与主要技术指标： A. 输入电阻>5M B. 共模抑制比>80dBC. 输出摆幅>2.5V （采用单片机采集时动态范围≧28）D. 频带：0.05～75HzE. 具有光电隔离F. 制作相应的稳压电源 2. 总体设计方案整体电路设计框图如下：其中前置放大电路中包含有高通滤波部分。
220V 交流电经稳压电源整流滤波稳压后输出±Vcc ，为光电隔离后的电路供电；DC/DC 隔离电路将稳压后的±Vcc 隔离并输出±Vee 为前级电路供电。
总体电路实物图：心电信号220V 交流3.单元电路设计1.稳压电源稳压电源包括变压器、整流电路、滤波电路、稳压电路。
选用桥式整流电路，这儿选取元器件要注意二极管的极限电流和变压器的功率选择。
流经每个二极管的电流，变压器功率P=UI，由于电路中电流很小，变压器功率选择成本最低的3W，整流二极管选用1N4007，该二极管主要参数：最大正向平均整流电流1.0A、最高反向耐压1000V、正向压降1.0V。
稳压电路选用三端集成稳压器7812和7912，用以稳定输出±12V，C1 C2是滤波电容，容值大小由充放电时间和输出波纹系数决定，一般取容值较大的电容，此处耐压为15V，因此选取1000μF/25V的电容。
C3C4作用是缓解负载突变、改善瞬态响应，这儿取220μF/25V。
C5C6用来实现频率补偿、防止自激振荡、减少高频噪声，选取参数0.1μF/25V。
实物图：测试结果：如图，稳压电源能稳定输出﹢11.7V 、﹣11.8V ，此电压下运放能正常工作。
2. DC/DC 隔离电路由于在电路中加入了光电耦合放大器，则前后级之间不能有任何电的连接，因此需要DC/DC 隔离电路为前级供电，而后级用稳压电源供电。
心电信号检测放大器实验报告
心电信号检测放大器实验报告直流供电天津大学精密仪器与光电子工程学院2004级生物医学工程1班贾乾3004202314第一章前言心脏是人体血液循环系统中的重要器官，依靠它的节律性搏动，血液才能在闭锁的循环系统中不停地流动，使生命得以维持。
它的活动正常与否直接关系到人的生命安全。
人们不能凭着直观判断心脏健康与否，而是需要精确的仪器加以测量，通过对测得的心电波进行分析比较，最后做出诊断。
心电图典型波形如下图所示：心脏的生理功能与心电图存在着密切的有机联系，心脏生理功能失常许多可以从心电图中反映出来，这就是心电图为什么能得到广泛应用的原因，主要应用有：1．分析与鉴别各种心率失常。
2．一部分冠状循环功能障碍或急性所引起的心肌病变。
3．判断心脏药物治疗或其他疾病的药物治疗对心脏功能的影响。
4．指示心脏房室肥大情况，从而协助各种心脏疾病的诊断。
等等。
在国内外，关于心电图机的发展都经过了一段相当长的时间，目前对于心电图机的发展都经过了一段相当长的时间，目前对于心电图机的研制已经达到了一个相当高的水平。
尽管这样，在心电信号处理的方法和自动分析手段都存在着很多缺点，心电特征波形分析定位结果并不尽如人意，从理论上还有创新的余地。
第二章总体设计一．心电信号的基本特征：心电信号是一种较微弱的体表电信号，成年人的幅值约为0.5～4mV，频率在0.01~250Hz范围内，属于低频率，低幅值信号。
为了获得清晰而良好的心电波信号，中华人民共和国医药行业标准YY1139―2000对心电图机提出各种技术要求，主要有：1．输入阻抗单端输入阻抗不小于2.5MΩ。
2．输入回路电流各输入回路电流不大于0.1μA。
3．定标电压有1mV±5%的标准电压，用于对心电图机增益进行校准。
4．噪声水平所有折算到输入端的噪声应小于35μV。
5．频率特性幅度频率特性：以10Hz为基准，1Hz~75Hz（-3.0dB~+4.0dB）;6．抗干扰能力共模抑制比：KCMR>60dB以上。
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。
模电低功耗心电放大器设计报告
模拟电了电路设计低功耗心电放大器设计报告学院：_____ 电气工程学院_______班级：_________________________姓名：_________________________学号：______ 1412021061 ______日期： ______ 2016 .7.1 ________1. 概述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。
Morpholep of a PQRST-campkx of MI ECG recorded from a nomial基本心电图如上所示，包含如下几个波段：P波一一两心房除极时间P-R间期一一心房开始除极至心室开始除极时间QRSfe群——全心室除极的电位变化ST段一一心室除极刚结束尚处以缓慢复极时间T波一一快速心室复极时间2. 设计背景心电放大器是一种常见的生物电放大仪器，在如今已经得到了广泛的应用，并已经研发出了便携家用的医疗仪器。
心电放大器可以实时观测被测者的心电信号，有助于病征的观测，并能辅助诊断。
心电放大器作为精密医疗仪器，在现代的应用越来越广泛，低成本是它的一个重要趋势。
心电信号有几个显著的特点1）心电信号很微弱，其幅值为10卩V （胎儿）-4mV （成人），放大倍数约为500~1000倍；2）频率很低，约为0.05Hz-75Hz，能量主要集中在17Hz附近；3）有很强的随机性，并不稳定。
4）人体作为信号源，本身内阻很大。
5）干扰多。
如肌电等人体噪声，以及在心电放大器中不可避免的工频等设备噪声。
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)电路测试报告 (2)
心电放大器（电池供电）电路测试报告心电放大器（电池供电）电路测试报告一、实验概述从心电放大器（电池供电）电路的最初设计、到答辩时按照李刚教授的指导所进行的修改，以及后续的焊接、检测，整个心电检测装置调试为期一个多月。
在这一个多月中，自己从最初仅仅对电路的大致理解，到对电路的分模块分析，明白其原理，最到到用实验验证理论，从实践中检验自己的所学。
由于自己单片机的知识相对薄弱，没能采用单片机进行信号的精确处理。
因此在整个心电放大器设计中，以硬件电路为主，尽可能的采用一些方法减小噪声，以生成比较完美的心电图。
二、实验电路实验伊始，先按照最初的设计来进行电路的连接。
连接完测试时，发现一个比较重要的问题——噪声过大。
基于整体电路的设计没有问题，对部分电路进行了改动，以减少噪声的干扰，尤其是工频干扰的影响。
所采取改良的措施：1、将前置放大电路中的四个OP07改用为OPA4251。
OPA4251相比于OP07有如下的优点：1）集成性好2）低功耗（Iq=25μA）3）轨到轨rail-to-rail能够增加动态范围、抑制非线性失真、支持低电压4）高共模抑制比（124dB）2、尽量减少至于电路上方的电路线，防止其产生电场干扰。
并且通过焊接线将各个芯片的正负地等等引脚相连、3、将芯片的正负电源同地之间分别加电容，起到耦合作用。
加入耦合电容之后，能够有效地抑制电磁干扰信号的传入，对容易受干扰的器件或电路加以屏蔽。
4、更换前置电路的相关参数，改变放大倍数。
第一级的放大倍数由原先的4倍改变到7倍。
增大此倍数的原因是能够在第一级就可以将提取的的信号放大，不至于因为放大太小而导致在随后的电路中信号衰减过多。
第二级放大倍数由原先的26倍改变到15倍左右，使得整个前置的放大倍数能够在110倍左右。
5、将低通改在后级放大之后，进而能够有效的滤除高频噪声的干扰。
经过实际检测相比于低通在陷波、低通之前，产生的波形的噪声更小。
6、将能够使电源取反的芯片由TI7660换成ltc660，使整个负端的电压输出电流的能力增强。
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。
心电放大电路测试报告
OPA2333
1.5μ F
f=99.596Hz
-5V
5V
输入失调电压 调节
G=-1/2/4/8
OPA2333
+
2.5V
τ =1.5μ F×2.2MΩ =3.3s
G=50
总增益可调范围：250倍、500倍、1000倍、2000倍
供电电路
1μ F
Vin
CP
CP+ Vout Vin Vout
TPS60151
Q4 1 7555
负压输出 C2 220µ F
Байду номын сангаас
10pF C
10nF Cf
ZTX704 1N4148 D2 1N4148
负压发生电路使用了一块 555 芯片构成高频方波发生电路，驱动之后的 C1、 C2、D1、D2 构成的反向电路。因其输出端 3 脚的最大灌电流约为 20mA，拉电 流约为 10mA，因此中间接入达林顿管组成互补推挽结构，利用其提供的较大瞬 时电流（1.5A） ，让电容迅速地充放电，以提高电路驱动容性负载的能力。同时 使用了两只耐压 16V 的 470μF 铝电解电容，并且选用了 555 系列的另一种芯片 7555 芯片，该芯片的内部压降低，功耗小。三管齐下，共同提高负压发生电路 的效率，实测在 9.33V 输入电压的条件下，反向电路产生的负压为 7.9V，基本达 到了扣去达林顿管 1.4V 的压降后的电压极限。 负压稳压电路：
负压稳压电路的结构基本类似于正向稳压电路，只是为了平衡 Q2 的管压降，在 TL431 的 REF 端之前接入了一只二极管，将控制电压向下平移。
3、并联差动放大电路、仪表放大器放大电路、高通滤波电路 并联差动放大电路
实际操作中因为保护不当，使得 INA333 击穿，故换用 INA128，并根据修改 后的增益，选定控制增益的电阻为 5.1K Ω。前置放大级实测共模抑制比为
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。
模电——低功耗心电放大器设计报告
模拟电子电路设计——低功耗心电放大器设计报告学院：电气工程学院班级：姓名：学号：1412021061日期：2016 .7.11.概述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。
基本心电图如上所示，包含如下几个波段：P波――两心房除极时间P-R间期――心房开始除极至心室开始除极时间QRS波群――全心室除极的电位变化ST段――心室除极刚结束尚处以缓慢复极时间T波――快速心室复极时间2.设计背景心电放大器是一种常见的生物电放大仪器，在如今已经得到了广泛的应用，并已经研发出了便携家用的医疗仪器。
心电放大器可以实时观测被测者的心电信号，有助于病征的观测，并能辅助诊断。
心电放大器作为精密医疗仪器，在现代的应用越来越广泛，低成本是它的一个重要趋势。
心电信号有几个显著的特点。
1)心电信号很微弱，其幅值为10μV（胎儿）-4mV（成人），放大倍数约为500~1000倍；2)频率很低，约为0.05Hz-75Hz，能量主要集中在17Hz附近；3)有很强的随机性，并不稳定。
4)人体作为信号源，本身内阻很大。
5)干扰多。
如肌电等人体噪声，以及在心电放大器中不可避免的工频等设备噪声。
3.设计意义1)对心律失常和传导障碍具有重要的诊断价值；2)对心肌梗塞的诊断有很高的准确性，它不仅能确定有无心肌梗塞，而且还可确定梗塞的病变期部位范围以及演变过程；3)对房室肌大、心肌炎、心肌病、冠状动脉供血不足和心包炎的诊断有较大的帮助；4)能够帮助了解某些药物（如洋地黄、奎尼丁）和电解质紊乱对心肌的作用。
心电放大器(交流供电) 设计报告
心电放大器(交流供电)设计报告一心电简介1 心电的产生及心电检测心脏周围的组织和体液都能导电，因此可将人体看成为一个具有长、宽、厚三度空间的容积导体。
心脏好比电源，无数心肌细胞动作电位变化的总和可以传导并反映到体表。
在体表很多点之间存在着电位差，也有很多点彼此之间无电位差是等电位的。
心脏在每个心动周期中，由起搏点、心房、心室相继兴奋，伴随着生物电的变化，这些生物电的变化称为心电。
2 典型心电图P波――左右心房兴奋时所产生的电位变化P-R间期――心房兴奋到心室兴奋所经历的时间QRS波群――心室兴奋传播过程中的电位变化T波――心室复极化过程的电位变化QT期间――心室去极化所用时间3 心电检测及其意义在体表放置两个电极（在心脏异侧），分别用导线联接到心电图机的两端，则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。
对心电波形的分析在临床上有着重要意义，患心律不齐，心肌梗塞，冠状动脉功能异常，心肌障碍及心室肥大症的人，其心电波形较正常人均有较大变化。
心电监护在手术麻醉及恢复，心肺复苏以及电解质代谢紊乱的检测中也有重要意义。
二心电放大器的系统要求（1）人体心电信号幅度一般在0.5 mV—5mV，属于微弱信号，放大器输出信号一般在+5V—-5 V，因此要求放大器的差模电压增益为1000左右；（2）信号的频率范围一般为0.05—100Hz;（3）高输入阻抗。
人体内阻，检测电极与皮肤的接触电阻为信号的内阻，阻值一般为几十千欧，通过电极提前的心电信号是不稳定的高内阻源的微弱信号，为了减轻微弱心电信号的负载，要求放大器的差模输入阻抗大于10兆欧；（4）高共模抑制比CMRR。
人体相当于一个导体，将接收空间电磁场的各种干扰信号，它们对放大器来说相当于共模信号，因此，前置级必须采用CMRR 高的差动放大形式，能减少共模干扰向差模干扰的转化，一般放大器的共模抑制比为60dB以上。
；（5）要求具有低噪声和低漂移特性。
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。
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该放大器有较高得共模抑制比(CMRＲ）,温度稳定性好，放大频带宽，噪声系数小且具有调节方便得特点,就是生物医学信号放大得理想选择。根据小信号放大器得设计原则，前级得增益不能设置太高,因为前级增益过高将不利于后续电路对噪声得处理.
参数选择：
由于ＡD620得增益与之间关系如下:G=１+（R1+R2)/R3，选取R21＝R22=２7K,
3、2结构框图
本电路设计主要就是由五部分构成.
1、前置放大电路.其中前置放大器就是硬件电路得关键所在，设计得好坏直接影响信号得质量,从而影响到仪器得特性；
2、共模抑制电路。在设计中使用了右腿驱动电路、屏蔽驱动电路，它们可以消除信号中得共模电压，提高共模抑制比，使信号输出得质量得到提高；
3、低通滤波电路及时间常数电路。常见得心电频率一般在０、0５——1００Ｈz之间,能量主要集中在17Ｈz附近，幅度微小,大概为５mV,临床监护有用频率为０、5～30几ＨZ,因此设计保留4０HZ以下得信号。时间常数电路实现一阶无源高通,截止频率为0、0５HZ，时间常数为３、6s。
参数选择：如上图上标示，C41=０、01Uf,Ｒ41=10K，C４2=1Ｍ、ﻫ
3.3.3低通滤波放大电路
由RC元件与运算放大器组成得滤波器称为ＲＣ有源滤波器，其功能就是让一定得频率范围内得信号通过，抑制或急剧衰减此频率范围以外得信号。具有理想幅频特性得滤波器就是很难实现得（如图10虚线)。只能用实际得滤波器得幅频特性去逼近理想得特性。常用得方法就是巴特沃斯(Bｕttｅrwortｈ)逼近与切比雪夫(Cheｂysheｒ)逼近，为保证心电信号原形,采用较平坦得巴特沃思有源滤波.如图所示，滤波器得阶数Ｎ越高,幅频特性衰减得速度越快,就越接近于理想幅频特性.
图１标准得心电图
心电图就是检查心脏情况得一个重要方法，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)指示左右房窜肥大得情况,协助判别心瓣膜病、高血压病、肺源性及先天性心脏病得诊断。
（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、体育等得心电监测以及危重病人得抢救。
由于人体心电信号得特点，加上背景噪声较强,采集信号时电极与皮肤间得阻抗大且变化范围也较大，这就对前级（第一级）放大电路提出了较高得要求,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；合适得频带与动态范围。
为此,选用Analｏg公司得仪用放大器ＡD620作为前级放大(预放）.AＤ620得核心就是三运放电路（相当于集成了三个ＯP０7运放），其内部结构如图1所示。
3系统设计
3、１设计思路
心电信号十分微弱，常见得心电频率一般在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.在检测生物电信号得同时存在强大得干扰,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得干扰.电源工频干扰主要就是以共模形式存在，幅值可达几V甚至几十V,所以心电放大器必须具有很高得共模抑制比。电极极化电压引起基线漂移就是由于测量电极与生物体之间构成化学半电池而产生得直流电压，最大可达300ｍV,因此心电放大器得前级增益不能过大，而且要有去极化电压得RC常数电路.由于信号源内阻可达几十KΩ、乃至几百KΩ,所以,心电放大器得输入阻抗必须在几MΩ以上,而且 CMＲR也要在60dＢ以上（目前得心电图机共模抑制比一般均在89dB）。同时要在无源、有源低通滤波器中有效地滤除与心电信号无关得高频信号,通过系统调试，最后得到放大、无噪声干扰得心电信号。
R2３＝６、2K， Ｃ２1=39pF，C２2=200pF，Ｃ２3=3９Pf,
前置放大倍数：G1=1+（R１+R2)/R3=9、7。
3。３。２右腿驱动电路
体表驱动电路就专门为克服50Hｚ共模干扰，提高CMＲR而设计得, 原理就是采用人体为相加点得共模电压并联反馈，其方法就是取出前置放大中得共模电压，经过驱动电路倒相放大后再加回体表上,一般得做法就是将此反馈共模信号接到人体得右腿上，所以称为右腿驱动,通常，病人在做正常得心电检测时，空间电场在人体产生得干扰电压以及共模干扰时非常严重。而使用右腿驱动电路就能很好得解决上述问题，下图就就是右腿驱动得电路图。其反馈共模电压可以消除人体共模电压产生得干扰，还可以抑制工频干扰。
4、工频５0Hｚ得陷波电路。本设计采用了双T带阻滤波电路，它能够对某一频段得信号进行滤除,用它能有效选择而对电源工频产生得50Hz得噪声进行滤除;
5、主放大电路:心电信号需要放大上千倍才能观测到，前置放大增益只有１00～250左右,在这一级还需要放大4～10倍左右。
总体电路框图如图
３、3电路设计
3、3、１前置放大电路
6)漏电流:<10ｕA
7)频带：0、05～2５0Hｚ
１、2具体要求
1)设计放大器电路；
2)计算电路中个元器件得参数值;
3)对选择得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得疾病，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得治疗与监护。
心脏就是循环系统中重要得器官。由于心脏不断地进行有节奏得收缩与舒张活动,血液才能在闭锁得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.心肌激动所产生得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得电位。如果在体表放置两个电极，分别用导线联接到心电图机(即精密得电流计）得两端，它会按照心脏激动得时间顺序，将体表两点间得电位差记录下来，形成一条连续得曲线，这就就是心电图。
心电放大器设计
１设计题目
设计一单导联心电放大器，心电信号得幅度范围为０、5~5ｍV,要求放大器与后续计算机系统中得１0位A/D转换器相连接，Ａ/D转换器得输入电压范围为0～5V。
1、1主要技术指标
1)输入阻抗：≥5MΩ
2)偏置电流：＜2ｎＡ
3)输入噪声:<1０uV
4)共模抑制比:≥1０0ｄB
5)耐极化电压:±３0０mV