简易心电图仪的设计【文献综述】

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1、毕业设计文献综述电子信息工程简易心电图仪的设计前言随着社会的发展和物质生活水平的不断提高,人们对健康的重视程度与日剧增,特别是近年来社会老龄化的加剧,而且每年心血管疾病的发病率也不断上升。目前心血管疾病成了威胁人类生命的主要疾病,心脏病已经成了世界上死亡率最高的疾病。鉴于这种严峻形势,提高预防和监测该疾病的手段势在必行。而心电信号检测是发现心脏病的最直接手段,但目前医院用的心电监护仪价格昂贵,维护费用高,患者检查的经济负担重,不能做到随时随地都能检查[1]。因此设计一种便携式、价格便宜且实用的心电监护仪器具有重要意义。主题根据简易心电图仪设计的要求，并充分考虑各种因素，制定了整体设计方案

2、：以前置小信号放大模块、滤波网络模块、数字处理模块三大部分为主体系统：图1.1心电图仪基本框架输入模块为了满足临床诊断的要求，对心电图仪的电极位置和引线以及与放大器的连接方式有统一规定，称为心电图的导联系统。目前广泛应用的是12导联系统。其中，又分为双极肢体导联、单级肢体导联和单级胸前导联。考虑到题目要求，我们仅采用双极肢体导联，4这组导联方式又称为标准导联[2]。在此模块设计方案中引入屏蔽驱动和右腿驱动，以提高系统的共模抑制能力，进而使系统抑制干扰的能力大大增强。①屏蔽驱动。与人体相接触的电极到前置放大器之间有两根约1.5m的导联引线，导联引线用屏蔽电缆。信号线和电缆屏蔽之间存在分布电

3、容，而两根导联线的分布电容不可能完全相等，加之电极阻抗的不平衡，导致包括输入回路在内的整个放大系统的共模抑制能力降低，从而使抑制干扰的能力下降，为了消除屏蔽层电容的不良影响，可使导联线的屏蔽层不接地，从而取出放大电路的共模电压端，与屏蔽层连接。②右腿驱动。人体自身通过各种渠道从环境中拾取工频50Hz交流电压，在心电测量中，形成交流干扰，这种交流干扰常在几伏以上。为了消除这一交流干扰，采用右腿电极经电阻与放大器接地端相连，以降低人体的共模电压。把通过电阻网络取出的交流共模电压，送入右腿驱动放大器放大，经过一个限流电阻接到右腿电极，即等效为以人体为相加点的共模电压并联负反馈电路[3]。前置放

4、大模块心电图仪的前级放大器在整机中处于非常重要的地位，决定了整机的主要技术指标。心电图仪前置放大器要求噪声尽可能低和共模抑制比尽可能高。为了提高共模抑制比，直接选用低噪声、高共模抑制比、高输入阻抗、低功耗的高性能仪表放大器.由于它的匹配电阻是在内部集成的所以其共模抑制比是不难达到80dB的，使仪器稳定性大为增加。二级放大模块差放的外信号输入分差模和共模两种基本输入状态[4]。把信号加到两输入端口之间，当输入信号vo1、vo2大小相等、极性相反时，称为差模输入状态。此时，外输入信号称之为差模输入信号，用vid表示。同理，把外信号加到两输入端口与地之间，当vo1、vo2大小相等、极性相同时，

5、称之为共模输入状态，此时的外输入信号称为共模输入信号，以vIC表示。当输入信号使vo1、vo2的大小不对称时，输入信号可以看成是由差模信号vId和共模信号vIc两部分组成，其中动态时分差模输入和共模输入两种状态。(1)当差模输入信号的放大作用为差模信号vId输入(共模信号vIc=0)时，差分放大器两输入端的信号大小相等、极性相反时，即vo1=－vo2=vId/2,因此差动对管电流增量的大小相等、极性相反，导致两输出端对地的电压增量，4即差模输出电压vod1、vod2大小相等、极性相反，此时双端输出电压为：vo=vod1－vod2=2vod1=vod,可见，差放能够有效地放大差模输入信号。

6、注意：差分放大器的公共射极的动态电阻Rem对差模信号不起负反馈作用。(2)对共模输入信号的抑制作用:当共模信号vIc输入(差模信号vId=0)时，差放两输入端信号大小相等、极性相同，即vo1=－vo2=vIc,因此差动对管电流增量的大小相等、极性相同，导致两输出端对地的电压增量，即差模输出电压voc1、voc2极性相同，大小相等，此时双端输出电压为vo=voc1－voc2=0,由此可见，差分放大器对共模输入信号具有很强的抑制能力[5]。滤波网络模块由于心电信号易受噪声干扰，且主要能量成分集中在0.05Hz～100Hz频带内，所以本系统采用滤波的方法对心电信号作进一步的降噪处理，抑制外界干

7、扰.考虑到器件及抑制干扰的效果，采用二级滤波网络。信号源经前置放大器送到0.05Hz高通滤波器，滤出大于0.05Hz的频率成分，再送入500Hz低通滤波器，从而达到滤除有效频带以外的机电干扰信号。经过此两级滤波网络后，得到较为光滑的心电信号波形[6].滤波，本质上是从被噪声畸变和污染了的信号中提取原始信号所携带的信息的过程。滤波主要有两种：1是电源滤波，2是信号滤波。前者利用的是电容的储能特性，一个接在电源两端的电容，当电源电压发生