医学信号采集与处理综合实验报告

综合实验报告

课程名称医学信号采集与处理

综合实验

学生姓名

学号

专业班级生物医学工程10级指导教师郑驰超

2013 年07月

医学信号采集与处理综合实验报告

一、实验目的

设计前置放大级电路，带通电路，50hz陷波电路，共同构成信号采集电路，对指脉波信号进行处理，得到噪声较少，较平滑的波形。

二、实验设备

装有Multisim 2001软件的PC一台，Madlab生物医学信号处理实验箱一台，Madlab—U/4CS生物信号采集处理系统一台，数字合成函数信号发生器/计数器一台，示波器一台，电源设备,压力传感器等。

三、实验步骤

1、熟习软件

2、设计前置放大级，调试到符合要求

3、设计带通电路，调试到符合要求

4、设计50hz陷波电路，调试到符合要求

5、设计共射极电路，调试到符合要求

6、将前置放大极、带通电路、50HZ陷波电路连接为一个电路，并调试到符合要求。

7、在试验箱上搭建实际电路。

8、将试验箱连接在PC机上，并在PC上显示实验结果。

9、在实验箱上直接连接传感器，并观察实际实验结果。

10、将两次实验结果进行对比分析，并撰写实验报告。

四、电路设计实验结果

1、前置放大首先计算差模放大倍数：

理论分析:

2513211=++=

R R R R A v 6.14

62-=-=R R

A v 4021-=⨯=v v A A A

仿真结果如下：

再计算共模放大倍数：

共模放大电路仿真结果如下：

由下图可知：共模放大倍数为-89dB ，即A VC=6

105.35-⨯，输入阻抗RiC 约为10M 所以KCMR=A VD/A VC=40/6

105.35-⨯=6

10125.1⨯,这种电路具有很高的共模抑制比。

2、带通

分析：

若要求差模电压增益为1000，在前置级增益为40的情况下，带通滤波级应

达25。且通频带：50mHz~200Hz 理论分析值：

通带放大倍数为：K=

)

2111)(21

//

11

2

2

3fC R R R fC R ππ++

（ ≈ 27.95dB(25)

根据RC

f H L π21

/=

可知：下限频率L f =50.1mHz ，上限频率H f

=221.2Hz

仿真的结果显示:下限频率约为49.8mHz 。上限频率约为230.1Hz 在通带内的放大倍数为27.912dB （约合24.9）基本满足要求。 3、50hz 陷波

50Hz 陷波电路的电路原理图及仿真图如下：

理论值：陷波频率：f =RC

π21

=61098.380021-⨯⨯⨯π =50Hz

仿真的结果：

由仿真图可以看出，该陷波电路对于47.863Hz 左右的干扰信号具有很好的陷波效果，基本

满足要求。

4，整体 说明：这里的’qianzhifangda ’是上述的前置放大电路打包后的结果，’daitong ’是上述带通滤波电路打包后的结果，’xianbo ’是上述50Hz 陷波电路打包后的结果。 通过仿真的结果可以看出：

该电路放大倍数基本满足要求，且具有很高的输入阻抗，50Hz 工频干扰信号基本被滤除，且具有比较窄的陷波带。所以，应该会有比较好放大滤波效果。

5，前置放大级+带通滤波电路

6、前置放大级+50hz陷波电路

7、带通+50hz陷波

8、共射极放大电路 理论分析：

三极管BJT_NPN_VIRTUAL 的β值为100

V

V V R R R R V BQ 1.275

202020

113212=⨯++=⨯++= mA R R V V I I BEQ BQ EQ CQ 27.11000

1007

.01.26

5=+-=

+-=

≈

mA I I CQ

BQ 01.0100

27

.1==

=

β

V R R R I V V CQ CE 555.7)1.14.2(27.112)(6541=+⨯-=++⨯-=

Ω=⨯+=++=226847.2010120026)

1(200EQ

be I mV

r β 7.9100

10122680012100)1()//(5840-=⨯+⨯-=++-==

R r R R V V A be i v ββ Ω=+++=k R r R R R R be i 98.6))1(//()//(5312β Ω=≈k R R o 4.28

说明：可以调节滑动变阻器的值来调节电路的是饱和失真，截止失真，还是不失真的情况，

由于没有保存失真情况下的截图，所以这里只给出了不失真的情况。

五、实际滤波效果

1、Madleb系统的效果

2．自己搭建电路的效果（1）前置放大级效果

前置放大不加数字滤波器

前置放大加数字滤波：

分析：

由于前置放大电路在放大信号的同时也会放大噪声信号，所以，通过前置放大电路后的信号的信号并不好；当加了数字滤波器后，表有效地滤除了噪声信号，所以，加了数字滤波器后的信号效果很好。

（2）前置放大级和50hz陷波电路效果

前置放大级和50Hz陷波电路没加数字滤波的结果：

分析：

加数字滤波器后的结果基本和上图差不多。分析原因可能是绝大部分的噪声干扰来源于50Hz工频干扰，而搭建的50Hz陷波电路具有很好的陷波效果。

（3）前置放大级和带通滤波电路效果图

前置放大级和带通滤波电路，没加数字滤波效果图：

加了数字滤波器后：