心电信号放大器设计(荟萃内容)
心电信号浮地放大器的设计
心电信号浮地放大器的设计摘要心电现象是人体生命活动的基本属性之一，它是反映人体生理状态的一种重要信息，心电图在医学上被广泛运用。
心电信号属于低频的微弱信号，为了对其进行处理和显示，必须将其放大到适当的幅度。
该论文分析了心电信号放大器的安全性、共模抑制比、输入阻抗、抗干扰能力与输入噪声等性能指标，讨论了心电信号放大器的发展趋势，以光电耦合方式作为本课题的研究方向，提出了一个心电信号浮地放大器的设计方案。
在该课题中，完成了心电信号浮地放大器的单元电路设计，包括前置放大电路、高通滤波器、50Hz陷波器、光电耦合隔离电路、低通滤波器、后级放大电路与浮地电源，并制作成一个实验装置。
通过对电路的仿真和实验装置的测试，检测了所设计的心电放大器的通频带、50Hz陷波、共模抑制比、输入阻抗与增益等主要性能指标，根据检测结果对所设计的电路进行了分析评价。
关键词：心电信号，浮地放大器，隔离，光电耦合ABSTRACTElectrocardio one of the basic attributes of human life, it reflects an important information of the physiological state. ECG has been widely used in medicine. Electrocardiosignal is a weak low-frequency signal, in order to process and display, it must be enlarged to the appropriate rate. This article analyzes performance indicators of electrocardiosignal amplifier, included safety, common mode rejection ratio, input impedance, anti-interference ability input noise etc. It discusses the development trend of electrocardiosignal amplifier, and with photocoupling for the subject of this research, gives a design of electrocardiosignal isolation amplifier.In this task, it has completed the design of unit circuits for electrocardiosignal isolation amplifier, including the pre-amplifier, high-pass filter, 50Hz notch filter, photocoupling isolation circuits, low-pass filter, after-class amplifier circuit and floating power supply, and an experimental device has been made. With simulation for the circuit and test for the experimental device, it detects the major performance indicators of the electrocardiosignal isolation amplifier designed in this task, including pass band, 50Hz Notch, common mode rejection ratio, input impedance, gain etc. According to test results, it gives analysis and evaluation to the circuit.Key words：electrocardiosignal, isolation amplifier, isolation, photocoupling目录中文摘要 (Ⅰ)ABSTRACT (Ⅱ)1绪论 (1)1.1 心电介绍 (1)1.2 心电图仪发展简史 (2)1.3心电图与心电图机的应用 (3)1.4心电图与心电图机的发展趋势 (4)1.5 心电信号放大器 (5)1.5.1 心电放大器的意义 (5)1.5.2 心电信号放大器的发展 (5)1.5.3 心电信号浮地放大器 (5)2 总体设计 (7)2.1 心电放大器的性能指标 (7)2.2 选择隔离方式 (8)2.3 确定功能模块 (8)2.4 系统框图 (9)3 单元电路设计 (11)3.1 前置级 (11)3.2 高通滤波器 (13)3.3 50Hz陷波器 (13)3.4 隔离电路 (15)3.5 后级放大电路 (18)3.6 浮地电源 (19)4 系统测试 (21)4.1 前置级 (21)4.2 滤波电路 (22)4.3 50Hz陷波器 (23)4.4 隔离电路 (24)4.5 后级放大电路 (24)4.6 系统参数 (25)5 分析与总结 (26)5.1 课题设计分析 (26)5.2 装置优化的方向与应用 (26)6 致谢 (27)参考文献 (28)附录A：元器件清单 (31)附录B：系统总电路图 (31)1 绪论1.1 心电介绍心脏是循环系统中重要的器官。
心电放大器的设计
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。
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。
电池供电心电放大器
生物医学电子学直流心电放大器设计设计报告一．关于心电心脏是人体最重要的器官之一，是人体血液循环的动力装置。
根据人心脏波动状况就可以判断出各类疾病。
可见，提取心电信号对临床监护和诊断具有十分重要的意义。
心电的产生机理：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。
心脏在每一次波动前，心肌首先发生激动，同时产生微弱的电流，这些电流可以从心脏向身体各个部位传导，引起人体皮肤表层的电位变化将体表特定的变化电位通过导联加以放大，记录下来，就是心电图。
典型的心电图由P、Q、R、S、T和U波组成，具体波形如下。
心电的特点：1）心电信号十分微弱，幅度0.05~5mV2）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5.1～10MΩ4）极易受到肌电信号、呼吸波信号等体内干扰信号和以50Hz 工频干扰、电极与皮肤界面之间的噪声为主的体外电磁场干扰信号的影响,尤其是50Hz工频干扰。
二．设计目的在心血管检查技术快速发展过程中，诞生了许多创新方法，而其中最简单有效的就是心电图检查技术，由于它在技术上已经成熟，结构上趋于稳定，获得了十分广泛的应用。
我的设计是通过使用低功耗集成元件，稳压的电源电路（LDO），实现一个低功耗、结构简单、性价比高、抗干扰能力强的心电放大器，并且容易携带。
主要适用于野外或运动场所对心电的检测。
三．总体设计1．性能要求：根据心电信号的特性，心电放大器具有以下性能：（1）差模电压增益：约800倍（2）合适频带宽度：0.05～100Hz（3）电路高输入阻抗：大于10M（心电信号比较微弱，用来减小信号的损失（4）高共模抑制比：大于80dB（干扰和噪声比较的大，来抑制干扰和噪声）（5）陷波：50Hz工频注：1. 由于是电池直流供电，提供电压较小，所以放大倍数不能太大；2．要是整个电路功耗尽量小，设计中所含运算放大器要尽量相对较少；2. 设计框图：3.电池供电方案及设计稳压电路（最终选择方案根据具体实验而定）方案一：由4节1.5V干电池串联通过稳压芯片MAX604，使电压降压稳定在5V，再使用TI公司生产的TL7660CP或用ICL7660，实现电压由+V转为-V。
心电信号放大器设计
心电信号放大器设计一、设计用于检测人体心电信号的放大器，要求如下：1、输入阻抗≥10MΩ。
2、共模抑制比≥80dB。
3、电压放大倍数1000倍。
4、频带宽度为0.5Hz~100Hz。
5、放大器的等效输入噪声（包括50Hz交流干扰）≤200μV。
二、设计方案分析1、心电信号的特点及检测人体的各种生理参数如心电、脑电、肌电等生物电信号都是属于强噪声背景下微弱的低频信号，是由复杂的生命体发出的不稳定的自然信号。
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。
目前国际上均采用标准导联，即将电极捆绑在手腕或脚腕的内侧面，并通过较长的屏蔽导线与心电放大器相连接。
标准导联有Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ。
其具体联接方法如图。
LAⅠ导联Ⅱ导联Ⅲ导联图1 标准导联联线方法2、心电信号放大器设计要求及组成根据心电信号的特点，对心电信号放大器的要求是高输入阻抗、高增益、高共模抑制比、低噪声、低漂移、合适的通频带宽度和输出较大的动态范围等。
典型的心电信号放大器的组成如图所示，主要有前置放大、高通滤波、低通滤波、50Hz陷波器、电压放大等电路。
图2 心电信号放大器组成框图三、 主要单元电路参考设计 1、 心电信号输入电极电极（导联）对心电信号放大器的质量影响很大，采用的电极应该具有贴附力强、透 气性好、吸汗、电极导电性能好、极化电压低的优质电极。
心电图信号放大器的设计与仿真特性分析
取R9=1KΩ，R10=24KΩ。C1、R8构成高通滤波器，要求 f =0.032Hz。取R8=1MΩ，则可算出C1=4.58μF，取标称值电容C1=4.7μF，算得fL=1/(2л C1 R8)=0.034Hz。C2，R10构成低通滤波器,要求f =250Hz。取R10=24KΩ,可算出C2=0.03316μF,取标称值电容C2=0.033μF，最后算出f =1/(2л C2 R10)=251.95Hz。可见满足带宽要求。
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：0.032Hz～250Hz。
2、方案设计
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 10 Ω,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。
设计一个心电图信号放大器。
已知: Hz。
(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、确定总体设计目标
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：
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。
高性能心电放大器的硬件设计-终稿
高性能心电放大器的硬件设计摘要本硬件电路设计主要用于实现心电信号放大与调理。
心电放大器主要由前置级、光电耦合级、后级放大滤波电路和50HZ陷波器等四部分组成。
从体表获得心电信号后，通过心电导联输入心电放大器。
心电信号首先经过前置放大器放大。
为了提高前置放大器的共模抑制效果，前置放大器采用了右腿驱动技术及屏蔽驱动技术。
为防止过高电压、电流对人体及仪器造成危害，在前放的两输入端设置了保护电路。
前置级和后级放大滤波级之间设置有隔离级，整个隔离级采用了浮地形式和光电耦合隔离技术，这一级的设置实现了人体与电气的隔离，不但保障了人体的绝对安全，而且消除了地线中的干扰电流。
信号经过隔离后进入后级滤波放大电路，滤除高频干扰后，再经一个50Hz陷波器进一步抑制工频的干扰。
实验结果表明，以LM358型运放构成的前置放大器、一阶有源高通、二阶有源低通滤波器和光电耦合器为主要部件的高性能心电放大器可实现输出电压高增益、低噪声、高灵敏度、保证心电信号清晰稳定、满足临床监护以及病理分析的要求。
关键词心电放大器，前置放大器，光电耦合器，带通滤波器，带阻滤波器THE HARDWARE DESIGN OF HIGH-PERFORMANCE POWER ELECTROCARDIOGRAM AMPLIFIER(ECG)ABSTRACTThe hardware circuit design primarily for the achievement of heart electrical signal enlarged and management. Electrocardiogram Amplifier (ECG) is primarily made up of preamplifier, PV coupling class, band-pass filter and back amplifier circuit and a 50Hz noise rejector. The electrical signal which is obtained from the skin surface imported heart amplifier via the electrocardiac lead. The heart electrical signal is firstly enlarged by the preamplifier.In order to enhance the total modules contain ,the preamplifier used right leg drive driven technologies and shielding technology . To prevent excessive voltage and current from harming to the human body and equipment, the protection circuits are setted before the preamplifier.There is seclusion circuit between the preamplifier and band-pass filter and back amplifier circuit. The seclusion class adopts a floating ground forms and PV coupling separation technology. This level separate the human body and electrical. Not only absolute guarantee human security, but eliminate the interference of the earth currents. After separated, the signal imports band-pass filter and back amplifier circuit in order to separate high-frequency interfere, and then through a 50Hz noise rejectorfinally to separate industrial frequency.The design of Electrocardiogram Amplifier (ECG) is mainly consisted of a preamplifier and a band-pass filter circuit, which is made up of two LM358 and four HA17741 operational amplifiers, two photoelectric coupler ,some resistances and capacitances. Experimental results show that it can achieve high gain, high sensitivity and low noise. It can make electrocardiogram stable and clear.KEY WORDS Electrocardiogram Amplifier (ECG), Preamplifier, Photoelectric coupler，Band-pass filter，Noise rejector目录前言 (1)第一章系统简述 (2)§1.1 有关心电检测中的主要概念 (2)§ 1.1.1 心电图 (2)§ 1.1.2 心电导联 (3)§1.2心电信号的基本特征 (4)§1.3 心电放大器的设计要求 (5)§1.4 总体电路框图 (7)第二章高性能心电放大器电路设计 (9)§2.1 心电放大器前置级原理和电路 (9)§2.1.1 采用非仪用放大器进行设计-三运放差分放大电路. 9 §2.1.2 采用仪用放大器进行设计 (11)§2.1.3 方案选择 (16)§2.2 心电放大器的后级放大滤波电路 (16)§2.3 双T有源带阻滤波器 (21)§2.4 隔离级设计 (22)§2.4.1浮地设置 (23)§2.4.1 光电耦合级 (23)§2.5 保护电路 (27)§2.6 共模信号抑制电路 (28)§2.6.1 共模信号抑制 (28)§2.6.2 共模抑制电路的设计 (28)§2.7 心电放大器整体电路图 (29)§2.8 运用Protel 99 SE进行的PCB板制作 (30)第三章电路在EWB中的模拟仿真 (31)§3.1 单元电路仿真 (31)§3.1.1前置放大级的仿真 (31)§3.1.2 后级放大滤波电路 (31)§3.1.3 50HZ陷波器 (33)§3.2 整体电路仿真 (33)§3.2.1电路共模抑制比的测量 (33)§3.2.2 电路滤波效果 (34)§3.3 仿真结果 (35)第四章心电放大电路硬件电路的调试 (36)结论 (37)参考文献 (38)致谢 (40)附录 (41)前言当前社会,心脏病等心血管导致的死亡人数不断增多，给全世界人民造成了极大的威胁,号称“头号杀手”。
心电图放大器课程设计
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。
十二导联心电信号放大器设计
十二导联心电信号放大器设计摘要：本文介绍了心电图机及标准十二导联，根据“YY 1139-2000 单道和多道心电图机行业标准”，提出了心电信号放大的技术指标。
并采用以AD620及OP2335为核心的信号放大器来实现心电信号的放大，还设计了右腿驱动电路、低通滤波放大电路、0.05Hz高通滤波器电路及50Hz陷波电路，是一种实用的心电信号前端采集放大电路。
关键词：心电图；前置放大；YY1139-2000 标准1 引言1.1心电图介绍在当今社会中,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2.1 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。
心电图机是诊断心脏病的重要仪器之一，能够为医生提供最直观的心电波形。
欧美国家已经普遍使用十二导心电图机。
十二导联心电图同步记录能客观表达各波、段和间期，可以对早博、心动过速、预激综合征、束支阻滞及分支阻滞等进行定位诊断与鉴别诊断；将心电数据存入数据库，可以进行各种电参数的统计学处理，为临床医疗和科研工作带来了极大便利。
心电信号放大器设计
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。
心电信号放大器设计五部分
心电信号放大器设计五部分摘要：心电图（E C G）设备的普及程度已显著加深，随着电子和机械设计的进步，如今的E C G已能够自主进行各种信号分析、提供实时显示，甚至使便携式设备能记录长时间的心电活动。
这些高级功能依赖于心电信号的精确捕捉和调理，这使得放大器的选择和设计成为E C G系统成功的关键因素。
此技术文章重点分析了心电图（E C G）用放大器的设计注意事项，其中包括信号调理、共模抑制、失调校正以及噪声消除等。
关键词：心电图；放大器；共模抑制；信号电压；失调电压；噪声；输出摆幅D O I：10.3969/j.i s s n.1005-5517.2013.3.018多年以来，心电图（E C G）设备的普及程度已显著加深，技术进步使此类设备的检测结果日益实用。
在设计E C G时，必须考虑几点，其中之一是调理此类系统的信号所要使用的放大器。
心电图概述E C G用于监视心电活动。
随着心脏壁的收缩，生物电流遍布人体，产生变化的电压。
放置在皮肤上的电极可检测到这些电压，从而可监视心脏活动。
最简单的E C G提供了心脏运动的波形图，可显示在屏幕上或直接打印到纸上。
更先进的设备将提供其他功能，如存储波形、无线数据传输和各种级别的后信号处理。
图1显示了E C G的高级框图。
信号调理电路中使用的放大器在图的左下角以绿色突出显示。
信号调理的挑战根据系统和所需的分析类型，最常见的配置是将3个、5个甚至10个电极连接到人体的不同部位。
在皮肤上检测到的电压范围为100μV到3m V。
不过，每个电极的直流电压可能接近于300m V。
因此，前端检测电路必须能够在存在较大共模电压时检测到极小的电压。
另一个挑战是要应付各种噪声源，例如来自顶灯或监视器的50或60H z干扰、患者的移动以及来自设备其他部分的电磁干扰。
由于有用信号的幅值极小，因此使用放大器从共模电压和噪声中提取心电信号，并提供信号增益。
此类应用中一些重要的放大器参数包括共模抑制、输入失调电压和失调电压漂移、输出摆幅以及放大器噪声。
心电放大器
心电放大器心电放大器一、设计目的1.1学习三运放电路工作原理与设计方法;1.2 学习差模信号与共模信号;1.3熟悉巴特沃兹低通滤波器的设计。
二、设计内容与要求2.1设计心电放大电路，技术指标如下：2.1.1差模放大倍数AVD=100;2.1.2共模抑制60dB;2.1.3通频带0~30Hz。
2.1.4阻带截止深度40dB.三、心电放大器基本原理心电放大器即心电图( Electrocardiogram) 信号放大器。
将Ag2AgCI 电极贴在病人左臂、右臂和大腿上,从体表获得的心电信号经集成运放CF318 构成的前置放大器放大后,再经滤波处理,然后进入ADC 进行模数转换,送记录仪或液晶显示。
因此一高阻抗、高增益的放大器是准确获取心电信号的关键。
确定心电放大器的性能指标(1) 人体心电信号幅度一般在50μV～5 mV ,属于微弱信号,放大器输出信号一般在- 5～ + 5V ,因此,要求放大器的差模电压增益为100左右;(2) 信号的频率范围(通频带) 一般为0-30Hz;(3) 人体内阻、检测电极与皮肤的接触电阻为信号源内阻,阻值一般为几十kΩ ,为了减轻微弱心电信号源的负载,要求放大器的差模输入阻抗大于10 MΩ;(4) 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,因此放大器的共模抑制比为60dB;(5) 要求具有低噪声和低漂移特性。
微小信号的放大方案设计:(1)采用多级集成运放实现差模电压的高增益,且各级增益均衡分配。
(2)三运放放大电路：由于输入阻抗、共模抑制比和噪声主要取决于前级,因此输入级采用集成运放CF318构成前置放大器,该运放能实现高输入阻抗和低噪声。
该放大电路分两级，第1 级:A1 、A2 及相应电阻构成前置放大器。
第二级采用差分式放大电路实现信号放大。
两级总的放大倍数为5倍。
电路图如下：该电路输出特性为：当 =100k, =k=51k, = =100k时，Vo=-5Vi该放大器第一级是具有深度电压串联负反馈的电路，所以它的输入电阻很高。
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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成绩：
2015-2016学年01 学期
“电力电子电气传动与可编程控制技术（1）”BUCK变换器的设计与仿真
姓名：
专业：
班级：
学号：
2015 年12 月
一、设计用于检测人体心电信号的放大器，要求如下：
1、输入阻抗≥10MΩ。
2、共模抑制比≥80dB。
3、电压放大倍数1000倍。
4、频带宽度为0.5Hz~100Hz。
5、放大器的等效输入噪声（包括50Hz交流干扰）≤200μV。
二、设计方案分析
1、心电信号的特点及检测
人体的各种生理参数如心电、脑电、肌电等生物电信号都是属于强噪声背景下微弱的低频信号，是由复杂的生命体发出的不稳定的自然信号。
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。