简易心电图仪设计报告

电子技术实验II 综合设计实验任务书（一）

基本信息院系名称电子与控制工程学院课程名称电子技术实验II

实验名称简易心电信号放大器设计

指导教师薛瑞人数实验班级B132A1、B132A2 实验类型综合设计实验学时12 实验地点教10-315

实验目的

本次实验的主要目的是使学生在学习了模拟电子技术课程之后，进一步提高电子技术的综合应用能力，增强对放大电路、滤波电路、信号调理电路和直流电源等模拟电路的应用与设计训练。通过综合设计实验能够使学生了解电子系统的设计方法和流程，熟练应用计算机软件进行电子系统辅助设计；同时使学生具备系统地理解模电理论知识并应用于实践、分析实验中出现的各种问题并提出解决方案的能力。

实验任务和要求设

计

任

务

设计一个简易的心电信号（ECG）放大器，可以测量人体心电信号并放大，经过后续电路处理后在示波器上显示出来。

主要技术要求：

1．差模电压增益1000倍，误差%

5

±；

2．共模抑制比≥60dB，共模输入电压范围5.7

±V

3．带宽为0.05Hz~200Hz，误差10

±Hz；

4．差模输入阻抗5

≥MΩ，输出电压动态范围大于10

±V；

5．能在示波器上较清晰地显示心电波形，心电波形大致如图1所示。

设

计

原

理

简

介

人体心电信号幅值约为50μV~5mV，属于微弱信号，因此要求心电信号监测电路具有较高的电压增益；心电信号频带范围为0.05Hz~100Hz；人体是心电信号的信号源，人体电阻、检测电极与皮肤的接触电阻等为信号源内阻，一般为几十千欧，为了减轻微弱的心电信号在内阻上的衰减，要求心电放大器具有很高的输入阻抗；另外人体相当于一个导体，会受到包括50Hz工频干扰在内的各种电磁信号的干扰，因此要求心电放大器具有较高的共模抑制比，并且具有低噪声、低漂移等特性。

本设计侧重于弱信号检测，涵盖了放大器设计、噪声抑制、有源滤波的技术。系统结构如图2所示。设计核心在于符合要求的放大电路设计，采用仪用放大器作为前置级较为适宜；同时为了消除高、低频噪声并进一步提高电压增益，还应设计有源滤波电路

图1 人体心电信号波形示意图

作为后续电路。

实验要求基本要求：

1. 根据设计任务要求，查阅有关的参考资料，确定系统设计方案

2．画出电路原理图；计算并初步确定电路元件及其参数，列出所需器件清单

3. 依据确定的实验设计方案，完成设计电路的计算机仿真

4．在面包板上安装实验电路，检测并调试电路，使其满足设计要求，记录测量数据；5．分析实验中出现的问题和故障，找出原因，修改方案，

6．总结实验过程、实验结论、出现的问题以及解决的方法等，形成完整的实验报告（论文）。(应包括设计原理、设计步骤、所用元件与仪器仪表、实验实施步骤等)

较高要求：

1．设计系统PCB版图

2．安装、焊接、调试电路实现设计任务

现

有器件及仪器直流稳压电源、示波器、交流毫伏表、万用表；集成运放：op7、uA741、LM324

电阻、电解电容；50k、100k电位器

说明：如果需要其它器件，需自备或提前声明。

评

分标准满分100分。其中，资料的查阅与分析15分，实验方案的设计20分，实验操作技能15分，实验结果15分，实验结果分析20分，实验报告撰写15分。

图2 人体心电信号放大器系统结构示意图

一．实验目的：

使学生在学习了模拟电子技术课程之后，进一步提高电子技术的综合应用能力，增强对放大电路、滤波电路、信号调理电路和直流电源等模拟电路的应用与设计训练。通过综合设计实验能够使学生了解电子系统的设计方法和流程，熟练应用计算机软件进行电子系统辅助设计；同时使学生具备系统地理解模电理论知识并应用于实践、分析实验中出现的各种问题并提出解决方案的能力

二．实验设备：

直流稳压电源、示波器、交流毫伏表、万用表；

集成运放：op7、uA741、LM324

电阻、电解电容；50k、100k电阻

三．设计电路图及参数选取：

四．数据记录及数据分析：

五．实验总结：

面对一个新的知识点，需要自己查询资料，对心电的设计有一个充分的了解，尤其是设计过程中遇到的新知识点，了解各项设计的优缺点，并且进行比较，选择最可行的方案。在电阻的选择方面，不但需要满足设计需求，还需要注意所选择的电阻是否存在。增强对放大电路、滤波电路、信号调理电路和直流电源等模拟电路的应用与设计。试验过程中也出现过一些问题，每一部分的放大器都放大了，波形也出来了，但是最后的整体电路出来的心电图和预想中的还是有很多差距。但我们并没有放弃，在不懈的努力，查找毛病下，最终完成了调试，出现了心电图。尽管不是很完美，但也算成功了。