模拟数字电路课程设计 心电放大电路
基于Multisim设计的心电采集放大电路
![基于Multisim设计的心电采集放大电路](https://img.taocdn.com/s3/m/a8d5060fa21614791611280d.png)
号进行跟随和反 向, 跟随信号作为屏蔽层信号输 出, 反
向信号作 为右腿驱动信号输人右腿 , A D 6 2 0的输 出信 号进行低通 、 高通滤波和 5 O H z 工频陷波后 即可输 出。
3 模块 设计
2 系统概述
3 . 1 A D 6 2 0前 置 放大 电路
信. 皇, 技 术
3 . 2 右 腿驱 动
右腿驱动的基本原理是人体共模信号 的抵消 , 人 体 右手和左手产 生的信号 中存 在一个较大 的共模 信
号, 这个信号就是人体的共模信号 , 通过将左右手的共
模信号提取出来 , 再反 向输人人体 , 就可以起到共模抑
制 的作 用 。 有 两种 设 计思 路 ,一 种 就是 和 8 脚可等效为两路输入信号 , 从
这两个脚之间就可以取 出共模信号 , 假设输入信号为 :
信号源的阻抗为数千欧到数百千欧 ,且存在着大量的
噪声 。 心 电采 集 系 统设 计 的合 理 与 否是 能 否得 到 干 净
左手和右手的信号从 A D 6 2 0的输入端输人后 , 经 内部电路和外部增益调节 电阻取 出共模信号 ,对此信
心电信号的关键 。 测量心电信号的条件是相 当复杂的 , 除了受包括肌电信号 、 呼吸信号 、 脑 电信号 的干扰外还 受到 5 0 H z 工频干扰 、 基线漂移 、 电极接触和其他 电磁
信 . 皇 , 技术
D O I 1 0 . 3 9 6 9 / j . i s s n . 1 6 7 2 - 6 3 7 5 . 2 0 1 7 . O 1 . 0 0 8
2 0 1 7 年( 第4 6 卷) 第l 期
基于 M u I t i s i m设计 的心 电采集放大 电路
模电数电课程设计
![模电数电课程设计](https://img.taocdn.com/s3/m/14e8a545a66e58fafab069dc5022aaea998f413a.png)
模电数电课程设计一、课程目标知识目标:1. 学生能理解模拟电子技术和数字电子技术的基本概念,掌握两者之间的区别与联系。
2. 学生能掌握常用电子元器件的特性、功能及其在电路中的应用。
3. 学生能解释并分析基本的模拟电路和数字电路的工作原理。
技能目标:1. 学生能运用所学知识设计简单的模拟电路和数字电路。
2. 学生能使用相关仪器和软件对电路进行测试、调试和优化。
3. 学生具备一定的电路故障排查和解决问题的能力。
情感态度价值观目标:1. 学生养成积极主动、严谨求实的科学态度,对电子技术产生浓厚兴趣。
2. 学生具备团队协作精神,能够在小组合作中发挥个人优势,共同完成任务。
3. 学生认识到电子技术在现代社会中的重要性,树立为我国电子科技发展贡献力量的信心。
分析课程性质、学生特点和教学要求:本课程为高中电子技术课程,旨在让学生掌握模拟电子技术和数字电子技术的基本知识和技能。
学生具备一定的物理基础和逻辑思维能力,但实践操作经验不足。
因此,课程目标应注重理论与实践相结合,提高学生的实践操作能力和创新能力。
二、教学内容1. 模拟电子技术基础:- 电子元器件:电阻、电容、电感、二极管、晶体管等。
- 放大电路:基本放大电路、负反馈放大电路、功率放大电路等。
- 模拟信号处理:滤波器、振荡器、调制与解调等。
2. 数字电子技术基础:- 数字逻辑:逻辑门、逻辑函数、逻辑代数等。
- 组合逻辑电路:编码器、译码器、数据选择器、数据分配器等。
- 时序逻辑电路:触发器、计数器、寄存器等。
3. 实践操作:- 电路仿真:使用Multisim、Proteus等软件进行电路设计与仿真。
- 实际操作:搭建和测试模拟电路、数字电路,进行故障排查和优化。
教学大纲安排:第一周:电子元器件及放大电路基础第二周:负反馈放大电路与功率放大电路第三周:模拟信号处理技术第四周:数字逻辑与组合逻辑电路第五周:时序逻辑电路第六周:实践操作(电路仿真与实际操作)教材章节关联:《电子技术基础》第四章:模拟电子技术《电子技术基础》第五章:数字电子技术《电子技术基础实验教程》:实践操作相关内容教学内容注重科学性和系统性,结合教材章节,使学生在掌握理论知识的同时,提高实践操作能力。
心电采集系统中模拟电路的设计方案
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心电采集系统中模拟电路的设计方案心电信号作为心脏电活动在人体体表的表现,信号比较微弱,其频谱范围是0.05~200Hz,电压幅值为0~5mV,信号源的阻抗为数千欧到数百千欧,并且存在着大量的噪声,所以心电采集系统的合理设计是能否得到正确的心电信号的关键部件。
心电信号的测量条件是相当复杂的,除了受包括肌电信号、呼吸波信号、脑电信号等体内干扰信号的干扰以外还受到50HZ 市电、基线漂移、电极接触和其他电磁设备的体外干扰,因此,在强噪声下如何有效地抑制各种干扰将成为心电采集系统设计的关键。
1 心电采集系统简介完整的心电采集系统包括模拟和数字两部分,其中模拟部分主要完成心电信号的拾取、放大和滤波等,数字部分将对模拟部分获得的心电信号进行分析与处理,以便医护人员得出正确的诊断结果,因此心电采集系统中的模拟电路在心电监护系统中具有重要作用。
心电采集系统的总体结构。
由携带在人体上的专用电极拾取的心电信号首先经前置放大器初步放大,并在对各种干扰信号进行一定抑制后送入带通滤波器,以滤除心电频率范围以外的干扰信号,然后由主放大器将滤波后的信号进一步放大到合适范围,再经50Hz 陷波器滤除工频干扰,得到模拟的心电信号将被送入AD 转换系统进行模数转换,转换成数字信号后由中央处理单元负责后续的分析处理。
2 前置放大电路从人体体表拾取的心电信号一般只有几个毫伏,为了提高其分辨率以便于后端显示和处理,首先需要对信号进行放大。
在心电信号采集过程中,前置放大电路对心电信号的影响最大,为提高心电信号的性能,前置放大电路的放大倍数不能选择得太大(一般小于20),否则会由于有较大的干扰信号(指电极的极化电压),致使放大器产生阻塞现象。
对于心电信号而言,采集的信号属于差模信号,所以其放大器都采用差动放大电路结构,使用最普遍的是采用低噪声、高输入阻抗、高共模抑制比、高增益和抗干扰能力强的同相并联差动放大电路,即通常所说的三运放仪表放大器,本系统采用通用的集成运放LM324 来构成这种放大器的。
心电放大器的设计
![心电放大器的设计](https://img.taocdn.com/s3/m/bd657d19fc4ffe473368ab10.png)
2011 ~ 2012 学年第二学期《心电放大器的设计》课程设计报告题目:心电放大器的设计专业:电子信息工程班级: 10信息本1 姓名:李闯鲍学贵张力王群陈浩马力余国军朱郑指导教师:倪琳电气工程系2011年5月12日1、任务书摘要心脏病已成为危害人类健康的主要疾病之一。
据统计,心血管疾病是威胁人类生命的主要疾病,世界上心脏病的死亡率仍占首位。
因此,对心血管疾病的诊断、治疗一直被世界各国医学界所重视,准确地进行心电信号提取,为医生提供有效的辅助分析手段是重要而有意义的课题。
随着电子技术的迅速发展,医用电子监护系统近年来己在临床诊断中逐渐应用。
针对心电信号的特点进行心电信号的采集、数据转换模块的设计与开发。
设计一种用于心电信号采集的电路。
人体的心电信号是一种低频率的微弱信号,由于心电信号直接取自人体,所以在心电采集的过程中不可避免会混入各种干扰信号。
为获得含有较小噪声的心电信号,需要对采集到的心电信号做降噪处理。
目前对心电信号的降噪有多种方法,本文主要从滤波的方面介绍将噪声从信号中分离。
关键词:心电信号采集,降噪,多级放大,电源电路目录第一章绪论 (5)第二章研究基础 (6)2.1 人体心电信号的产生机理 (6)2.2 ECG的作用第三章硬件电路设计 (7)3.1 心电信号采集电路的设计要求 (7)3.2 心电采集电路总体框架 (7)3.3 采集电路模块 (9)3.3.1前置放大电路设计 (9)3.3.3滤波电路设计 (11)3.4电平抬升电路 (14)3.5 心电信号的50Hz带阻滤波器设计 (14)3.6电源电路设计 (15)第四章仿真 (7)第五章结论 (7)第六章参考文献 (7)第七章附录 (7)第一章绪论心脏是人体血液循环的动力泵,心脏搏动是生命存在的重要标志,心脏搏动的节律也是人体生理状态的重要标志之一。
心脏的基本活动包括电活动和机械活动,每个心动周期都是电活动在前,机械活动在后。
心电信号是心脏电活动的一种客观表示方式,是一种典型的生物电信号,具有频率、振幅、相位、时间差等特征要素,比其他生物电信号更易于检测,并具有一定的规律性。
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](https://img.taocdn.com/s3/m/eaac0fe848649b6648d7c1c708a1284ac8500530.png)
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。
数电模电电子技术课程设计
![数电模电电子技术课程设计](https://img.taocdn.com/s3/m/9e36f5c8f605cc1755270722192e453611665b4f.png)
数电模电电子技术课程设计数电模电电子技术课程设计是电子信息类专业的必修课程之一,主要涵盖数字电路、模拟电路和电子技术三个方面的基础知识和应用技能。
在课程设计中,学生需要利用所学知识和技能,独立完成一个完整的电子电路设计项目。
一、课程设计的基本要求1.项目选题清晰:学生需要选择一个明确的电子电路设计主题,确保自己能够对该项目进行全面的调查和研究,达到独立设计和开发的水平。
2.设计思路明确:学生需要结合所学知识和技能,合理分析和解决电路设计中的问题,找到切实可行的设计方案。
3.设计报告规范:学生需要编写完整的设计报告,包括对设计思路、参数计算、电路图纸和实验结果等方面的详细阐述,确保设计过程和结果能够得到清晰和完整的记录。
4.实验结果可靠:学生需要按照设计报告中的实验流程和步骤,精确配备实验器材,进行实验操作和数据采集,确保实验数据的准确和可靠性。
二、数电模电电子技术课程设计的主要内容1.数字电路设计项目数字电路设计项目通常涵盖基本逻辑电路设计、组合逻辑电路设计和时序逻辑电路设计。
学生需要选择一个适合自己的设计主题,分析和解决电路设计中的问题,实现一个完整的数字电路设计方案。
例如,可以选择设计电子计数器、时钟电路、跳变电压检测器等数字电路,同时掌握数字电路的基本设计流程和设计方法。
2.模拟电路设计项目模拟电路设计项目通常涵盖基本电路设计、放大电路设计和滤波器设计。
学生需要根据自己的设计主题,结合所学理论和实践技能,独立完成一个完整的模拟电路设计项目。
例如,可以选择设计放大器电路、反馈电路、滤波器等模拟电路设计项目,并通过实验验证自己的设计方案的正确性和实用性。
3.电子技术应用设计项目电子技术应用设计项目通常涵盖数字电路、模拟电路和系统电路三个方面,通过综合应用不同的电子技术,实现一个完整的电子产品设计方案。
例如,可以选择一个硬件调试系统、智能家居系统、电子商务平台等电子技术应用设计项目,结合实验操作和数据分析,实现电子产品的完整设计和开发。
设计心电信号放大电路
![设计心电信号放大电路](https://img.taocdn.com/s3/m/6bc2db56312b3169a451a41b.png)
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,。
实验八 心电放大电路分析与仿真
![实验八 心电放大电路分析与仿真](https://img.taocdn.com/s3/m/79ee5c6927d3240c8447efad.png)
《模拟电子技术》教案实验八心电放大电路分析与仿真【教学主要内容】心电放大电路分析与仿真【教学目的与要求】1、分析并仿真心电放大电路;2、爱护工具、器材、整理、清洁、习惯与素养。
【教学重点与难点】重点:1、运算放大器的性能特点及理想运算放大器的特点;2、同相和反相比例运算电路的电路组成和比例运算关系;难点:1、用multisim软件对电路进行仿真实验;2、同相和反相比例运算电路的电路组成和比例运算关系;3、运算放大器的性能特点及理想运算放大器的特点。
【教学准备】机房、教案、授课计划、教学大纲等【教学后记】【复习旧课】(5分钟)1、整理课堂秩序【引入新课及讲授新课】(65分钟)1、人体心电信号的特点: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)、属于低频信号,且能量主要在几百赫兹以下。
4)、干扰特别强。
5)、干扰信号与心电信号本身频带重叠。
2、采集电路的设计要求1)、信号放大时必备环节,而且应将信号提至A/D输入口的幅度要求,即至少为V 的量级。
2)、应尽量削弱工频干扰等影响。
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。
一、实验步骤1 采集电路设计分析过程1.1 前级放大电路设计由于人体心电信号的特点,加上背景噪声较强,采集信号时电极与皮肤间的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),其内部结构如图1所示。
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。
心电图放大器课程设计
![心电图放大器课程设计](https://img.taocdn.com/s3/m/dbdf37b54bfe04a1b0717fd5360cba1aa8118cbc.png)
心电图放大器课程设计一、课程目标知识目标:1. 学生能理解心电图放大器的基本原理,掌握其主要组成部分及功能。
2. 学生能掌握心电图放大器的电路分析方法,了解不同类型放大器的特点。
3. 学生了解心电图信号的特点,能解释心电图放大器在生物医学工程中的应用。
技能目标:1. 学生能运用所学知识,设计简单的心电图放大器电路。
2. 学生能使用相关仪器和设备进行心电图放大器的测试与调试。
3. 学生具备分析心电图信号的能力,能对心电图放大器的性能进行评估。
情感态度价值观目标:1. 学生培养对生物医学工程的兴趣,提高对心电图放大器在医疗领域重要作用的认识。
2. 学生在学习过程中,培养团队合作精神,学会分享与交流。
3. 学生树立严谨的科学态度,提高对实验操作的安全意识。
课程性质:本课程为电子信息工程及相关专业的高年级学生设计,注重理论与实践相结合,以培养学生的实际操作能力和创新能力为目标。
学生特点:高年级学生已具备一定的电子电路基础和实际操作能力,对生物医学工程有一定了解,求知欲强,具备独立思考和解决问题的能力。
教学要求:结合课程性质和学生特点,本课程要求教师以实例为主线,引导学生掌握心电图放大器的基本原理和设计方法,注重培养学生的实践能力和创新能力。
在教学过程中,关注学生的个体差异,激发学生的学习兴趣,提高学生的综合素质。
通过本课程的学习,使学生能够将所学知识应用于实际工作中,为未来的职业生涯打下坚实基础。
二、教学内容1. 心电图放大器原理- 心电图信号特点- 放大器基本原理- 心电图放大器的主要性能指标2. 心电图放大器电路分析- 电压放大电路- 电流放大电路- 滤波电路- 信号检测与处理电路3. 心电图放大器设计方法- 放大器级联设计- 电路参数计算与选取- 仿真软件应用4. 心电图放大器应用与调试- 心电图放大器的实际应用案例- 调试方法与技巧- 性能测试与评估5. 教学内容的安排与进度- 第1周:心电图信号特点、放大器基本原理- 第2周:心电图放大器的主要性能指标、电压放大电路- 第3周:电流放大电路、滤波电路- 第4周:信号检测与处理电路、放大器级联设计- 第5周:电路参数计算与选取、仿真软件应用- 第6周:心电图放大器应用与调试、性能测试与评估教材章节关联:教学内容与教材第3章“生物医学信号检测与处理”和第4章“心电图放大器”相关内容相对应,涵盖了课本中关于心电图放大器的基本原理、电路分析和设计方法等方面的知识。
心电信号放大器设计
![心电信号放大器设计](https://img.taocdn.com/s3/m/6772a33403768e9951e79b89680203d8ce2f6a96.png)
心电信号放大器设计首先,心电信号放大器的设计需要选择合适的放大器电路结构。
常用的放大器电路结构有运算放大器反相放大器电路和差分放大器电路。
运算放大器反相放大器电路通过负反馈调节放大倍数,能够有效地抑制噪声,但需要注意其供电电压和输入电压的范围。
差分放大器电路可以消除共模干扰,适用于高精度的心电信号放大器设计。
其次,心电信号放大器的设计需要选择合适的放大倍数。
心电信号的幅值通常很小,一般在几微伏到几十微伏之间。
为了能够观测和分析心电信号,通常需要将其放大数倍。
但是放大倍数过大会使得放大器对干扰信号更加敏感,因此需要在放大倍数和信噪比之间进行平衡。
此外,心电信号放大器的设计还需要考虑到信号频率范围。
心电信号的频率范围通常在0.05Hz到100Hz之间,因此放大器的截止频率应该在这个范围内。
为了防止高频噪声的影响,可以在放大器电路中添加低通滤波器来滤除高频噪声。
另外,心电信号放大器的设计还需要考虑到输入阻抗和共模抑制比。
输入阻抗应该足够高,以确保不损失心电信号的幅值。
共模抑制比指的是放大器对共模干扰的抑制能力,应该足够高以保证仪器的精度和准确性。
最后,心电信号放大器设计还需要考虑到安全性。
心电信号放大器通常需要与人体接触,因此必须满足医疗器械的安全标准。
设计中需要考虑到输入信号的电离辐射、耐久性和防护等因素,并采取相应的安全措施。
综上所述,心电信号放大器设计需要考虑到放大器电路结构、放大倍数、频率范围、输入阻抗、共模抑制比和安全性等因素。
通过合理的设计和调试,可以得到准确、稳定且安全的心电信号放大器,为心电信号的观测和分析提供有力支持。
燕山大学心电信号检测放大电路-课程设计报告
![燕山大学心电信号检测放大电路-课程设计报告](https://img.taocdn.com/s3/m/3208c483ec3a87c24028c409.png)
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。
模拟电子电路心电图设计报告
![模拟电子电路心电图设计报告](https://img.taocdn.com/s3/m/c9761df2dd3383c4bb4cd274.png)
模拟电子电路心电图设计报告《模拟电子技术基础》课程设计说明书摘要模拟电子技术课程设计对所学的基础理论知识是一次实践检测的过程。
为了观测到较强的外界干扰下的微小的心电信号,分别采用前端放大,低通与高通,50Hz工频干扰,来实现,同时加以右腿驱动电路。
本课设采用的核心放大元件为高精度,低噪声,低功耗的通用仪表放大器INA128,经过低通与高通后,有加50Hz的双T陷波网络,将较强的工频干扰滤掉,使得到的心电波形较好。
关键词仪表放大器INA128;高精度运放OP07;OPA2340.AbstractAnalog electronic technology curriculum design for the school's basic theory of knowledge is apractice of testing process. In order to observe a strong outside interference minor under theECG, were used to enlarge the front-end, low-pass and high-pass,50Hz frequency interference,to achieve, at the same time be right leg drive circuit. The core of this lesson for the use ofamplification devices for high-accuracy, low noise, low-power general-purpose instrumentationamplifier INA128, after a low pass and high-pass after the two-plus 50Hz Notch T network, astrong power-line interference filter out, so get better ECG waveform.Key words: instrumentation amplifier INA128; precision OPAMP OP07; OPA2340.- 1 -《模拟电子技术基础》课程设计说明书1.设计内容及要求 1.1设计目的及主要任务1.1.1设计目的(1)学会根据已学知识设计具有某一特定功能的电路;(2)学会基本电路的组装与调试;(3)进一步加深对模拟电子电路课程的理解与掌握。
高校模电课程设计:对讲机放大电路
![高校模电课程设计:对讲机放大电路](https://img.taocdn.com/s3/m/492e8e29b4daa58da0114a11.png)
对讲机放大电路一、设计要求1.电路原理图绘制正确(或仿真电路图);2.掌握EWB仿真软件的使用和电路测试方法;2.电路仿真达到技术指标。
3. 完成实际电路,掌握电路的指标测试方法;4.实际电路达到技术指标。
二、设计步骤1.原理了解,清楚设计内容。
2.原理及连线图绘制,仿真结果正确。
3.安装实际电路。
4.调试,功能实现。
5.教师检查及答辩。
6.完成设计报告。
三、课程设计报告要求a.题目:b.设计任务及技术指标c.设计内容及原理d.设计步骤和方法(仿真、实际电路分别来写)e.安装与调试f.电路的指标结果(仿真、实际电路分别来写)g.所用仪器和设备h.参考文献一、设计任务及技术指标1.前置放大级技术指标电压放大倍数:Av=100;最大输出电压:Vo=1V ;频率响应 :30Hz~30KHz ;输入电阻 :Ri > 15K Ω;失真度 :γ < 10%;负载电阻 :RL=2K Ω;电源电压 :Vcc=12V ;2.功率放大器(输出级)技术指标最大输出功率: Pom ≥ 0.25W ;负载电阻 :RL = 8 Ω;失真度 :γ ≤ 5%效率 :η ≥ 50%Y2 图1-1 对讲机原理图输入阻抗:R i ≥100 KΩ二、基本设计方案1.确定前置放大级电路方案2.确定功率放大器电路方案3 .依据基本设计方案计算元件参数1.确定前置放大级电路1).确定放大电路的级数根据总电压放大倍数,确定放大电路的级数,为使放大电路的性能稳定,引入一定深度的负反馈,所以,放大倍数应留有一定余量。
2).确定晶体管的组态根据输入、输出阻抗及频率响应等方面的要求,确定晶体管的组态(共射、共基、共集)及静态偏置电路。
3).选用适当的耦合方式根据三种耦合方式(阻容耦合、变压器耦合、直接耦合)的不同特点,选用适当的耦合方式图1-3 前置放大级原理图2.确定功率放大器电路方案:功率放大器的电路形式:双电源的OCL互补对称功放电路;单电源供电的OTL功放电路;BTL桥式推挽功放电路;变压器耦合功放电路;采用单电源供电的OTL功放电路。
心电放大电路设计报告
![心电放大电路设计报告](https://img.taocdn.com/s3/m/6f83853fae45b307e87101f69e3143323868f55b.png)
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
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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。
大学模电数电课程设计
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大学模电数电课程设计一、课程目标知识目标:1. 理解模拟电子技术和数字电子技术的基本概念、原理及电路组成;2. 掌握常用模拟集成电路和数字集成电路的功能、应用及相互转换方法;3. 了解模拟电子技术和数字电子技术在现代电子系统中的应用。
技能目标:1. 能够分析并设计简单的模拟电路和数字电路;2. 学会使用相关软件(如Multisim、Proteus等)进行电路仿真和测试;3. 能够运用所学知识解决实际问题,具备一定的创新能力和实践能力。
情感态度价值观目标:1. 培养学生对电子技术的兴趣和热情,激发学习积极性;2. 培养学生的团队协作精神,提高沟通与表达能力;3. 增强学生的责任感,使其认识到电子技术在国家发展和社会进步中的重要性。
分析课程性质、学生特点和教学要求,本课程旨在帮助学生掌握模拟电子技术和数字电子技术的基本理论,提高实践操作能力,培养创新意识和团队协作精神。
课程目标分解为具体学习成果,以便后续教学设计和评估。
通过本课程的学习,学生将能够具备一定的电子技术理论基础,为后续相关专业课程的学习和实践打下坚实基础。
二、教学内容1. 模拟电子技术基础:- 模拟信号与模拟电路概念;- 基本放大电路原理与类型;- 模拟集成电路原理及应用;- 模拟信号处理技术。
2. 数字电子技术基础:- 数字信号与数字电路概念;- 逻辑门电路与组合逻辑电路;- 时序逻辑电路与触发器;- 数字集成电路及其应用。
3. 模数转换与数模转换:- 模数转换器(ADC)原理及类型;- 数模转换器(DAC)原理及类型;- 模数转换与数模转换在实际应用中的案例分析。
4. 仿真与实践:- 使用Multisim、Proteus等软件进行电路仿真;- 设计并搭建简单的模拟电路与数字电路;- 进行电路测试与分析,解决实际问题。
教学内容根据课程目标制定,涵盖模拟电子技术和数字电子技术的基本理论、电路设计及应用。
教学大纲明确教学内容安排和进度,与教材章节相对应。
模电——低功耗心电放大器设计报告
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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。
模电大作业~心电信号放大电路设计
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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。
心电放大器的设计与仿真
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(2)人体内阻、检测电极板与皮肤的接触电阻(即信号源内阻)为几十千欧。
(3)放大器的输出电压最大值为-5V~+5V。
1
由已知条件(1)可知该放大器的输入信号属于微弱信号,所要求的放大器应具有较高的电压增益和低噪声、低漂移特性。由已知条件(2)可知,为了减轻微弱心电信号源的负载,放大器必须有很高的输入阻抗。另外,为了减小人体接收的空间电磁场的各种信号(即共模信号),要求放大器应具有较高的共模抑制比。因此,最后决定的心电放大器的性能指标如下:
3、由幅频特性分析得到第二级带通放大器的幅频特性如图5-4所示,可测得Av≈25,f ≈0.032Hz,f =200Hz.满足设计要求。
4、由差模输入阻抗仿真图5-5所示,可满足差模输入阻抗>10MΩ的要求。
5、通过蒙特卡罗容差分析,得到如下结论:只有在电阻R1~R7的精度为0.5%时,才能保证共模增益小于4×10-3,共模抑制比才能大于80dB,由此看出,仪用放大器的共模抑制比取决于电阻精度和A1与A2的匹配程度(对A1与A2的参数进行分析也能得到同样的结果)。但是要购买到精度这样高的电阻并不容易,实际上简单而有效的办法是在相应的支路上串接一个精密电位器,如图1中的Rp1、Rp2等,通过调节电位器将电路调整到最佳匹配状态。
差模电压增益:1000(5V/5mV);
差模输入阻抗:>10MΩ;
共模抑制比:80dB;
通频带:0.05Hz~250Hz。
2
根据性能指标要求,要采用多级放大电路,其中前置放大器的设计决定了输入阻抗,共模抑制比和噪声,可选用BiFET型运放,本设计采用了LF4111型运放(其中Avo=4 10 ,Rid≈4 10Ω,Avc=2),由于单极同相放大器的共模抑制比无法达到设计要求(可通过Pspice仿真波形看出),本设计采用了由三个LF411型运放构成的仪用放大器。
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2011~2012学年第2 学期《模拟电子技术》课程设计报告题目:心电放大器设计专业: 10级通信工程班级:通信一班姓名:高建侯磊项正中贾海汪璐璐徐晴牛淼吴斌指导教师:倪琳电气工程系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。
在测量某~种生理参数的同时,存在着其它生理信号的噪声背景;此外,生物信号对来自测量系统(包括人体)之外的干扰十分敏感,这是因为:(1)被测生物医学信号的提取信号微弱:如心电信号幅度一般在10µV~4mV:要求测试系统具有较高的灵敏度。
而灵敏度越高,对干扰也就越敏感,即极易把干扰信弓引入测试系统;(2)频率低:一般在0.05Hz~200Hz,频带范围不宽;工频50Hz干扰和人体其它信号几乎落在所有生物电信号的频带范围内,而50Hz干扰又是普遍存在的;(3)生命体为发出不稳定自然信号的信号源:人体内阻、检测电极与皮肤的接触电阻等为信号源内阻,其阻值较大,一般为几十千欧;(4)人体相当于一个导体,将接受空间电磁场的各种干扰信号;除了外界环境对被测信号的干扰之外,微弱信号还常常被深埋在测试系统内部的噪声中。
抗干扰和低噪声,构成生物信号测量的两个基本条件。
本文的目的是在分析的基础上,得到生物信号测量系统的强抗干扰能力和低噪声电子设计方法,我们把抗干扰和低噪声作为人体测量的基本条件,不只是由于人体电子测量是处于强电磁场环境中,成为无法回避的客观事实;而且还由于抗干扰和低噪声本来就是电子设计开始时必须予以考虑的环节。
第二章设计基础2.1 心电信号特征分析2.1.1 心电信号时域特征分析图2.1 典型的心电信号如图2.1所示的正常心电图由一系列波群组成,各段波群反映不同阶段的心电信号变化,由于QRS波变化比较集中,所以给出了分解图[11]。
下面对每个波形点作详细的介绍:(1)P波:最初产生的偏离的波被命名为P波,它反映心房除极过程的电位变化,代表了两个心房的去极。
(2)QRS波群:心室的激活产生的最大的波,它反映心室肌除极过程的电位变化。
正常间隔0.08-O.12秒。
典型的QRS波群是指三个紧密相连的波;第一个向下的波为Q波,这波不一定总是出现。
QRS波的第一个向上的波为R波,继R波后第一个向下的波为S波,发生在S波后的向上的波称为R’。
QRS是广义的代表心室肌的除极波,并不是每一个QRS 波群都具有Q、R、S三个波,一个单相的负QRS复合波被称为QS波。
(3)P R间期:从P波开始到QRS复合波开始,它代表心房肌开始除极到心室肌开始除极的时限。
正常间期是O.12-2.O秒,测量是从P波的起点到QRS复合波的起点,不管初始波是Q波还是R波。
它是房室传导时间的一种度量,由于这个原因,它在临床诊断上很有用。
基线是由波的TP段建立的(T波末端到下一个P波开始)。
(4)S T段:是在QRS波群以后,T波以前的一段平线。
代表左、右心室全部除极完毕到复极开始以前的一段时间。
该段在确定病理学上比如心肌梗塞(升高)和局部缺血(降低)上是很重要的。
在正常情况下,它用作测量其它波形幅度的等电势线。
(5)T波:代表心室肌复极过程引起的电位变化。
(6)QT间期:代表整个心室肌自开始除极至复极完毕的总时间。
QT间期代表体现了心室肌肉激活间期和恢复。
这个持续时间和心率的变化相反。
但通常不采用QT,而采用修正QT,称为QTC:QTC=QT+1.75(心室率—60)。
体表心电图反映的是心电信号的时域特性,经分析可以看出ECG信号的特征段的分界处是波形上的拐点。
2.1.2 心电信号的电特征分析按照美国心电学会确定的标准,正常心电信号的幅值范围在10μV-4mv之间,典型值为1mV。
频率范围在O.05-100Hz以内,而90%的ECG频谱能量集中O.25-35Hz之间,心电信号频率较低,大量的是直流成分,去掉直流,它的主要频率范围是O.05-100Hz,大部分能量集中在O.05-40Hz[12]。
心搏的节律性和随机性决定了心电信号的准周期和随机时变特性。
从医学理论和实践可以理解,心电信号受人体生理状态和测量过程等多种因素的影响而呈现复杂的形态.2.2 心电信号的噪声来源人.体心电信号是一种弱电信号,信噪比低。
一般正常的心电信号频率范围为0.05-100 Hz,而90%的心电信号(ECG)频谱能量集中在0.25-35 Hz之间[13]。
采集一种电信号时,会受到各种噪声的干扰,噪声来源通常有下面几种:(1)工频干扰50 Hz工频干扰是由人体的分布电容所引起,工频干扰的模型由50 Hz的正弦信号及其谐波组成。
幅值通常与ECG峰峰值相当或更强。
(2)电极接触噪声电极接触噪声是瞬时干扰,来源于电极与肌肤的不良接触,即病人与检侧系统的连接不好。
其连接不好可能是瞬时的,如病人的运动和振动导致松动;也可能是检测系统不断的开关、放大器输入端连接不好等。
电极接触噪声可抽象为快速、随机变化的阶跃信号,它按指数形式衰减到基线值,包含工频成分。
这种瞬态过渡过程可发生一次或多次、其特征值包括初始瞬态的幅值和工频成分的幅值、衰减的时间常数;其持续时间一般的1s左右,幅值可达记录仪的最大值。
(3)人为运动人为运动是瞬时的(但非阶跃)基线改变,由电极移动中电极与皮肤阻抗改变所引起。
人为运动由病人的运动和振动所引起,造成的基线干扰形状可认为类似周期正弦信号,其峰值幅度和持续时间是变化的,幅值通常为几十毫伏。
(4)肌电干扰(EMG) 肌电干扰来自于人体的肌肉颤动,肌肉运动产生毫伏级电势。
EMG 基线通常在很小电压范围内。
所以一般不明显。
肌电干扰可视为瞬时发生的零均值带限噪声,主要能量集中在30-300 Hz范围内。
(5)基线漂移和呼吸时ECG幅值的变化基线漂移和呼吸时ECG幅值的变化一般由人体呼吸、电极移动等低频干扰所引起,频率小于5 Hz;其变化可视为一个加在心电信号上的与呼吸频率同频率的正弦分量,在O.015-O.3Hz处基线变化变化幅度的为ECG峰峰值的15%。
第三章电路设计3.1 前置放大器由于心电信号属于高强噪声下的低频微弱信号,所以要求前置放大器应具有高输入阻抗、高共模抑制比、低噪声、低漂移、具有一定的电压放大能力等特点,选择仪表放大器即可满足要求。
考虑到要求高共模抑制比、高输入阻抗和调试方便,不使用采用集成运算放大器构成的仪表放大器,而是直接使用集成仪表放大器,本设计选用低成本集成仪表放大器AD620实现。
AD620仪表放大器的管脚排列图和内部电路图分别见图(a)、(b)图3.2 图3.3AD620 的单片结构和激光晶体调整, 允许电路元件紧密匹配和跟踪, 从而保证电路固有的高性能AD620作为高精度仪表放大器,只需要用改变1脚和8脚之间的外接电阻,即可实现放大器1~1000变化范围的电压增益。
AD620 为三运放集成的仪表放大器结构, 为保护增益控制的高精度, 其输入端的三极管提供简单的差分双极输入, 并采用β工艺获得更低的输入偏置电流, 通过输入级内部运放的反馈, 保持输入三极管的集电极电流恒定, 并使输入电压加到外部增益控制电阻Rg上。
AD620 的两个内部增益电阻为24. 7 KΩ, 因而增益方程式为G =49.4 KΩ/R g+ 1 (3-1)对于所需的增益, 则外部控制电阻值为R G =49.4/(G - 1)KΩ(3-2)AD620的最大失调电压仅为50μV,失调电压温漂0.6μV/℃,输入电压噪声为9,输入电流噪声HzHznV1.0,所以作为前置放大器可以很好的工作。
为了避pA免在强干扰信号下,放大器输出产生失真,前置放大器的电压放大倍数不能设置过高,本设计选择电压放大倍数等于10倍。
根据公式(3-2)可知当放大器放大倍数G=10时,Rg=49.4/(G-1)=5.6KΩ;3.2高通滤波器正常心电信号的频率范围为0.05~100Hz,而90%的心电信号频谱能量集中在0.25~35。
Hz之间。
噪声信号来源主要有工频干扰、电极接触噪声、人为运动肌电干扰、基线漂移等,其中50Hz的工频干扰最为严重。
为了消除这些干扰信号,在心电信号放大器电路中,应加入高通滤波器、低通滤波器和50Hz工频信号陷波器。
一阶高通滤波器包含一个RC电路,将一阶低通滤波器的R与C对换位置,即可构成一阶高通滤波器。
如图所示为一阶高通滤波器。
图3。
3器件分析:C1=318uF,R1=10K,R2=20K,Rf1=10k,ADOP07AH参数分析: 图所示的滤波器是反相放大器。
该电路的典型参数为:截止频率RC f π210=,通带电压放大倍数Aup=-Rf/R1。
现在截止频率是0.05Hz ,C1是318uF,R=20K,取通带电压放大倍数是1,R1=10K ,Rf=R1=10K 。
计算分析:G(s)=U1/U2=-Rf/(R1+1/sC1);s=jw 带入,得结果是:频率特性G(jw)=Go /(1-jWc/W), 其中Go=-Rf/R1是通带增益,W=1/RC 是角频率。