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

《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.

Abstract

Analog electronic technology curriculum design for the school's basic theory of knowledge is a

practice of testing process. In order to observe a strong outside interference minor under the

ECG, 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 of

amplification devices for high-accuracy, low noise, low-power general-purpose instrumentation

amplifier INA128, after a low pass and high-pass after the two-plus 50Hz Notch T network, a

strong power-line interference filter out, so get better ECG waveform.

Key words: instrumentation amplifier INA128; precision OPAMP OP07; OPA2340.

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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。

1.1.2设计任务及主要技术指标

1.制作一路心电信号放大器，技术指标如下

a．电压放大倍数：1000，误差： ,5％；

b．－3dB低频截止频率：0.05Hz（可不测试，由电路设计予以保证）；

c．－3dB高频截止频率：30Hz，误差：,5Hz；

d．频带内响应波动：在,3dB之内；

e．共模抑制比：, 60dB（含1.5m长的屏蔽导联线，共模输入电压范

围：,7.5V）；

f．差模输入电阻：, 5MΩ（可不测试，由电路设计予以保证）；

2.选择电路方案，完成对确定方案电路的设计。计算电路元件参数与元件选择、

并画出总体电路原理图，阐述基本原理。（选做：用PSPICE或EWB软件完成仿真）

3. 安装调试并按规定格式写出课程设计报告书。

1.2设计思想

利用模拟电子电路所学知识，设计该系统电路图，在其输入部分可以利用差分输入

以减少共模增益，其放大部分可以利用运放来实现，滤波部分则可以采用无源滤波和巴特

沃斯有源滤波来实现，在工频陷波部分，采用较常用且较为理想的双T陷波网络实现，为增加其稳定性，可以引入负反馈。

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2．电路工作原理分析、方案论证和确定 2.1 心电信号

2.1.1心电信号的产生

体表心电信号是人体电信号。心电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。心脏在收缩之前先有电激动，约在

0.025一0.075

秒后，才有机械的收缩活动。心脏的电激动产生动作电流。人体是一个很好的容积导体，

心脏正处于这一导体之中，可以将心脏的动作电流传导至身体各部。因此，在一定的两个

体表部位放置电极板，用导线连接至心电图机，就可描出心电活动的曲线，即称为心动电

流图，简称心电图 (electrocardiongraln，ECG)。

2.1.2心电信号的组成部分

1．P波：代表心房肌的电激动过程，心

脏的激动起源于窦房结，最先传到心房，使之

激动。P波代表心房肌的电激动过程，是心电

图中最先出现的波动。P波正常宽度不超过

0.01s，高度正常不超过0.25mV。

2．P-R期间：代表心房肌

开始除极到心肌开始除极的时限。图1.医学上的心电信号

3.QRS波群：反映心室肌除极过程的电位变化，通常历时0.06一0.105s。

4.S-T段：从QRS波群终点到T波起点间的线段，反映左、右心室全部除极完毕到复

极开始以前的一段时间。

5．T波：代表心室肌激动后恢复过程产生的电位变化过程,占时较长，约有0.05s~0.25s。

6．Q-T期间：从QRS波起点到T波终点间的期间，代表整个心室肌自开始除极到复

极完毕的总时间。

7．U波：T波之后有时可能看到一个很小的正向波，可能表示心肌激动后的电位变

化。

2.2工作原理分析

简易心电图仪的设计与制作，其原理主要为：小信号的采集，小信号的放大，对较强

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的干扰信号的滤除等。

小信号的采集主要是克服非常微弱的心电信号在1.5米的传输线过程中的强干扰。信

号的放大主要是获得较大的增益。滤除干扰则是在心电信号的主频率范围内最大限度的保

留心电信号。

2.3方案论证

2.3.1信号采集部分：

因为课题已规定用铜片作为采集电极，因此信号采集部分只能用此方案。

2.3.2 信号的放大部分：

方案一：ECG放大器的前置放大采用差动输入的三运放形式，如图2所示。

A1，A2组成同相并联输入第一级放大，A3为差动放大。由于此方案需要采用过多的集成运放和分

立器件，稳定性难以保证，调试也有很大困难，因此不予采用信号提取与放大电路设计