第二章生物信息测量中噪声和干扰赏析
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赏析
§ Βιβλιοθήκη Baidu.1 人体电子测量中的电磁干扰
图2-1 在心电测量中的工频干扰(a)及肌电干扰(b)
第二章生物信息测量中噪声和干扰 赏析
§ 2.1 人体电子测量中的电磁干扰 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；此外，生物信号对来自测量系统（包括 人体）之外的干扰还十分敏感，这是因为：
第二章生物信息测量中噪声和干扰 赏析
§ 2.1 人体电子测量中的电磁干扰——II 耦合通道与抑制 （1） 电容性耦合 Vcm=idb×ZG
图 电源系统第与二章人生体物之信息间赏测的析量分中布噪声电和容干产扰生共模电压Vcm
§ 2.1 人体电子测量中的电磁干扰——II 耦合通道与抑制 （2）电感性耦合（磁耦合）
第二章生物信息测量中噪声和干扰 赏析
§ 2.1 人体电子测量中的电磁干扰——II 耦合通道与抑制 （1） 电容性耦合
若导线2为信号端，与放大器输入端相连，那么便构成敏感 电路。由容性耦合形成的对敏感电路的干扰，在不考虑C1时为：
2s
1
jc j(C1 C2)
1s
公式(2-1)
R
第图二章2-生6 物平信行息赏导测析量线中容噪性声和耦干合扰
第二章 生物信息测量中的噪声和干扰
§ 2.1 人体电子测量中的电磁干扰 § 2.2 测试系统的噪声 § 2.3 低噪声放大器设计
第二章生物信息测量中噪声和干扰 赏析
§ 2.1 人体电子测量中的电磁干扰 o 频率特性
低频段(DC-10kHz) 频带宽(ECG:20Hz-1kHz EMG:DC-10kHz) o 幅值特性 幅值微弱 EEG:几微伏-几百微伏 EMG:几微伏-几千微伏 o 各类生理信号常常复合交织在一起 采集心电(ECG)信号时，常常混杂有频带复用（或部分 复用），而强度更大的肌电(EMG)信号以及其他无规律的 运动干扰信号等。第二章生物信息测量中噪声和干扰
场
质场
传 播
源
场源
的
时 所
性
通
过
磁场(E/H<377Ω) 近场
的 远场介(E/H=377Ω)
电场(E/H>377Ω)
λ/2π
质
波阻抗＝ 电场E 磁场H 第二章生物信息测量中噪声和干扰
赏析
§ 2.1 人体电子测量中的电磁干扰——II 耦合通道与抑制
（1） 电容性耦合
在电子系统内部元件和元件之间，导线和导线 之间以及导线与元件，导线、元件与结构件之间都 存在着分布电容。一个导体上的电压或干扰成分通 过分布电容使导体上的电位受到影响，这种现象成 为电容性耦合。
抑耦 制合
通 道 与
传导耦合
经公共阻抗耦合
电场和磁场耦合
电容性耦合 电感性耦合
第二章生物信息测量中噪声和干扰 赏析
§ 2.1 人体电子测量中的电磁干扰——II 耦合通道与抑制
图2-4 经公共阻抗耦合
第二章生物信息测量中噪声和干扰 赏析
§ 2.1 人体电子测量中的电磁干扰——II 耦合通道与抑制 场的特性
干扰电流产生的磁通能随时间变化而形成的干扰电压。在系 统内部，线圈或变压器的漏磁是形成干扰的主要原因；在系统外 部，多数是由于两个导线在长距离平行架设中形成干扰电压。
第二章生物信息测量中噪声和干扰 赏析
§ 2.1 人体电子测量中的电磁干扰——II 耦合通道与抑制 （2）电感性耦合（磁耦合）
抑制电感耦合的常用方法： ❖远离干扰源，减小干扰源的影响； ❖采用绞合线的走线方式； ❖尽量减小耦合通道。
赏析
§ 2.1 人体电子测量中的电磁干扰 电磁干扰的形成有三个条件：干扰源、耦合通道
（即引入方式）与敏感电路（即接受电路）。
抑制干扰就可以从这三个方面找到相应的措施。
图2-2 干扰的引入
第二章生物信息测量中噪声和干扰 赏析
§ 2.1 人体电子测量中的电磁干扰——I 干扰源
能产生一定的电磁能量而影响周围电路正常工作 的物体或设备称为干扰源。
（1）被测信号是微弱信号，测试系统具有较高的灵敏度。灵敏度 越高，对干扰也就越敏感，即极易把干扰引入测试系统。
（2）工频50Hz干扰几乎落在所有生物电信号的频带范围之内，而 50Hz干扰又是普遍存在的。
（3）生物体本身属于电的良导体，而且“目标”大，难以屏蔽并 很容易接受外部干扰。第二章生物信息测量中噪声和干扰
§ 2.1 人体电子测量中的电磁干扰——II 耦合通道与抑制 （1） 电容性耦合 抑制容性耦合常用的方法： ❖采用 屏蔽导线； ❖在印制电路板内破坏电容耦合最关键的部位，是 处在前置级的第一个运放； ❖减小共模干扰。
第二章生物信息测量中噪声和干扰 赏析
§ 2.1 人体电子测量中的电磁干扰——II 耦合通道与抑制 （1） 电容性耦合 在印制板布线时，应在运放的两输入管脚处， 布一圈地线，以达到屏蔽的目的。
第二章生物信息测量中噪声和干扰 赏析
§ 2.1 人体电子测量中的电磁干扰——II 耦合通道与抑制 （2）电感性耦合（磁耦合） 每个绞合结的微小面积所引起的感应电压大体 相等，由于相邻的绞合结方向相反，而使局部的感 应电压相互抵消。
第二章生物信息测量中噪声和干扰 赏析
§ 2.1 人体电子测量中的电磁干扰——II 耦合通道与抑制 （2）电感性耦合（磁耦合）
接地指印刷板上的局部电路中和测量系统中地线 的布置。另一方面，在生物医学测量中，从安全的角 度考虑，合理的良好接地更是十分重要的。
系统中的接地线分为两类：一类是安全接地，称 为保护接地（必须是大地电位）；另一类是工作接地， 即对信号电压设立基准电压。
减小耦合通道——减小面积A和cosθ值 可采取尽量使信号回路平面与干扰回路平面垂直，并使信号线 贴近地平面布线，以减小回路的闭合面积等。
多导心电图、脑电第图二等章生测物量信时息测，量要中噪求声将和干导扰线收紧为一束的原因。
赏析
§ 2.1 人体电子测量中的电磁干扰——III 合理接地与屏蔽
合理接地是抑制干扰的主要方法，把接地和屏蔽 正确地结合使用能解决大部分干扰问题。
干扰形成危害的严重程度，主要取决于抑制方法 的难易。
EMC——Electro-Magnetic Compatibility
第二章生物信息测量中噪声和干扰 赏析
§ 2.1 人体电子测量中的电磁干扰——I 干扰源
图第二2-章3 生信物号信息及测干量扰中源噪声的和频干率扰分布
赏析
§ 2.1 人体电子测量中的电磁干扰——II 耦合通道与抑制
§ Βιβλιοθήκη Baidu.1 人体电子测量中的电磁干扰
图2-1 在心电测量中的工频干扰(a)及肌电干扰(b)
第二章生物信息测量中噪声和干扰 赏析
§ 2.1 人体电子测量中的电磁干扰 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；此外，生物信号对来自测量系统（包括 人体）之外的干扰还十分敏感，这是因为：
第二章生物信息测量中噪声和干扰 赏析
§ 2.1 人体电子测量中的电磁干扰——II 耦合通道与抑制 （1） 电容性耦合 Vcm=idb×ZG
图 电源系统第与二章人生体物之信息间赏测的析量分中布噪声电和容干产扰生共模电压Vcm
§ 2.1 人体电子测量中的电磁干扰——II 耦合通道与抑制 （2）电感性耦合（磁耦合）
第二章生物信息测量中噪声和干扰 赏析
§ 2.1 人体电子测量中的电磁干扰——II 耦合通道与抑制 （1） 电容性耦合
若导线2为信号端，与放大器输入端相连，那么便构成敏感 电路。由容性耦合形成的对敏感电路的干扰，在不考虑C1时为：
2s
1
jc j(C1 C2)
1s
公式(2-1)
R
第图二章2-生6 物平信行息赏导测析量线中容噪性声和耦干合扰
第二章 生物信息测量中的噪声和干扰
§ 2.1 人体电子测量中的电磁干扰 § 2.2 测试系统的噪声 § 2.3 低噪声放大器设计
第二章生物信息测量中噪声和干扰 赏析
§ 2.1 人体电子测量中的电磁干扰 o 频率特性
低频段(DC-10kHz) 频带宽(ECG:20Hz-1kHz EMG:DC-10kHz) o 幅值特性 幅值微弱 EEG:几微伏-几百微伏 EMG:几微伏-几千微伏 o 各类生理信号常常复合交织在一起 采集心电(ECG)信号时，常常混杂有频带复用（或部分 复用），而强度更大的肌电(EMG)信号以及其他无规律的 运动干扰信号等。第二章生物信息测量中噪声和干扰
场
质场
传 播
源
场源
的
时 所
性
通
过
磁场(E/H<377Ω) 近场
的 远场介(E/H=377Ω)
电场(E/H>377Ω)
λ/2π
质
波阻抗＝ 电场E 磁场H 第二章生物信息测量中噪声和干扰
赏析
§ 2.1 人体电子测量中的电磁干扰——II 耦合通道与抑制
（1） 电容性耦合
在电子系统内部元件和元件之间，导线和导线 之间以及导线与元件，导线、元件与结构件之间都 存在着分布电容。一个导体上的电压或干扰成分通 过分布电容使导体上的电位受到影响，这种现象成 为电容性耦合。
抑耦 制合
通 道 与
传导耦合
经公共阻抗耦合
电场和磁场耦合
电容性耦合 电感性耦合
第二章生物信息测量中噪声和干扰 赏析
§ 2.1 人体电子测量中的电磁干扰——II 耦合通道与抑制
图2-4 经公共阻抗耦合
第二章生物信息测量中噪声和干扰 赏析
§ 2.1 人体电子测量中的电磁干扰——II 耦合通道与抑制 场的特性
干扰电流产生的磁通能随时间变化而形成的干扰电压。在系 统内部，线圈或变压器的漏磁是形成干扰的主要原因；在系统外 部，多数是由于两个导线在长距离平行架设中形成干扰电压。
第二章生物信息测量中噪声和干扰 赏析
§ 2.1 人体电子测量中的电磁干扰——II 耦合通道与抑制 （2）电感性耦合（磁耦合）
抑制电感耦合的常用方法： ❖远离干扰源，减小干扰源的影响； ❖采用绞合线的走线方式； ❖尽量减小耦合通道。
赏析
§ 2.1 人体电子测量中的电磁干扰 电磁干扰的形成有三个条件：干扰源、耦合通道
（即引入方式）与敏感电路（即接受电路）。
抑制干扰就可以从这三个方面找到相应的措施。
图2-2 干扰的引入
第二章生物信息测量中噪声和干扰 赏析
§ 2.1 人体电子测量中的电磁干扰——I 干扰源
能产生一定的电磁能量而影响周围电路正常工作 的物体或设备称为干扰源。
（1）被测信号是微弱信号，测试系统具有较高的灵敏度。灵敏度 越高，对干扰也就越敏感，即极易把干扰引入测试系统。
（2）工频50Hz干扰几乎落在所有生物电信号的频带范围之内，而 50Hz干扰又是普遍存在的。
（3）生物体本身属于电的良导体，而且“目标”大，难以屏蔽并 很容易接受外部干扰。第二章生物信息测量中噪声和干扰
§ 2.1 人体电子测量中的电磁干扰——II 耦合通道与抑制 （1） 电容性耦合 抑制容性耦合常用的方法： ❖采用 屏蔽导线； ❖在印制电路板内破坏电容耦合最关键的部位，是 处在前置级的第一个运放； ❖减小共模干扰。
第二章生物信息测量中噪声和干扰 赏析
§ 2.1 人体电子测量中的电磁干扰——II 耦合通道与抑制 （1） 电容性耦合 在印制板布线时，应在运放的两输入管脚处， 布一圈地线，以达到屏蔽的目的。
第二章生物信息测量中噪声和干扰 赏析
§ 2.1 人体电子测量中的电磁干扰——II 耦合通道与抑制 （2）电感性耦合（磁耦合） 每个绞合结的微小面积所引起的感应电压大体 相等，由于相邻的绞合结方向相反，而使局部的感 应电压相互抵消。
第二章生物信息测量中噪声和干扰 赏析
§ 2.1 人体电子测量中的电磁干扰——II 耦合通道与抑制 （2）电感性耦合（磁耦合）
接地指印刷板上的局部电路中和测量系统中地线 的布置。另一方面，在生物医学测量中，从安全的角 度考虑，合理的良好接地更是十分重要的。
系统中的接地线分为两类：一类是安全接地，称 为保护接地（必须是大地电位）；另一类是工作接地， 即对信号电压设立基准电压。
减小耦合通道——减小面积A和cosθ值 可采取尽量使信号回路平面与干扰回路平面垂直，并使信号线 贴近地平面布线，以减小回路的闭合面积等。
多导心电图、脑电第图二等章生测物量信时息测，量要中噪求声将和干导扰线收紧为一束的原因。
赏析
§ 2.1 人体电子测量中的电磁干扰——III 合理接地与屏蔽
合理接地是抑制干扰的主要方法，把接地和屏蔽 正确地结合使用能解决大部分干扰问题。
干扰形成危害的严重程度，主要取决于抑制方法 的难易。
EMC——Electro-Magnetic Compatibility
第二章生物信息测量中噪声和干扰 赏析
§ 2.1 人体电子测量中的电磁干扰——I 干扰源
图第二2-章3 生信物号信息及测干量扰中源噪声的和频干率扰分布
赏析
§ 2.1 人体电子测量中的电磁干扰——II 耦合通道与抑制