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1、便携式心电监护仪前置放大电路和抗干扰的设计压疗设备锫垂便携式心电监护仪前置放大电路和抗干扰的设计张帷,张石,鲍喜荣,张平,董建威(东北大学信息科学与工程学院,辽宁沈阳110004)【摘要】本文介绍了在一种新型便携式心电监护仪器中是如何采用单极性供电方式实现前置放大电路.同时也详细地阐述了心电信号抗干扰的设计方案.【关键词】心电信号;前置放大器;抗干扰;数据采集;滤波器【中图分类号】TH772,2【文献标识码】A【文章编号】1007—7510(2005)10—0007—03Designofpreamplifierand
2、anti—-interferencefortheportableECGmonitorZHANGWei,ZHANGShi,BAOXi—rong,ZHANGPing,DONGJJan—wei(InformationScienceandEngineeringCollegeofNortheasternUniversity,ShenyangLiaoning110004,China)Abstract:Inthispaper,thepreamplifiercircuitandthemethodsofanti—interferenc
3、eusedfortheportableECGmonitorwereintroduced.Inthiscircuit,singlepowersupplywasbeused.Atthesametime,themethodsofanti—in—terferencebythemeansofhardwareandsoftwareweredesigned.Keywords:ECG;preamplifier;anti—interference;data—sampling;filter监护仪是一种用以测量和监控病人生理参数,并可与已
4、知件,要求该系统能在强的噪声背景下,通过体表传感器不失真设定值进行比较,如果出现超差可发出报警的装置或系统.便地将心电信号检测出来,放大至合适的幅度,送人A/D变成数携式监护仪小型方便,结构简单,性能稳定,可以随身携带,可字信号,供计算机分析处理.由电池供电,一般用于非监护室及外出抢救病人的监护.导联根据心电信号的特点以及通过电极提取的方式,前置级应系统采用通用的三电极方式,右胸上电极及左腹下电极为心电满足下述要求:(1)高输入阻抗.通过电极提取的心电信号是采样电极,右腹下电极为右腿驱动电极.这种联接方式有效实不稳定
5、的高内阻源的微弱信号,为了减小信号源内阻的影响,用,有利于便携使用.便携式监护仪分析处理系统可以分为两必须提高放大器的输入阻抗;(2)高共模抑制比CMRR.人体大部分,一是携带在被检查者身上的袖珍监护仪,另一为由微所携带的工频干扰以及所测量的参数以外的生理作用的干扰,机系统组成的心电图处理诊断系统.被检查者将某一时段的动一般为共模干扰.前置级采用CMRR高的差动放大形式,能减态心电信号由监护仪记录下来,通过GPRS通信方式将数据小共模干扰向差模干扰的转化;(3)低噪声,低漂移;(4)高安传送到医院的心电图处理诊断系统
6、中.全性,以确保人体的绝对安全.体表心电信号的频率主要集中在0.05～lOOHz,幅度为I.I差动放大电路10/~V～4mV(典型值为1mV),是一种低频率的微弱双极性信对于心电信号而言,采集的信号属于差模信号,因此采用号.它淹没在许多较强的干扰和噪声之中.这些干扰主要包括三运放差动放大电路作为第一级放大电路,它具有输入阻抗高肌电信号,呼吸波信号等体内干扰信号和以50Hz工频干扰,(一般达109f~以上),低偏置电流,高共模抑制比,单端输出的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特点.它在基本运算放大器
7、的基础上每个输入端各连接一个同响.因此,要对心电信号进行精确测量,必须设计出性能优良的相放大器.所以差动放大电路的第一级是两个同相放大器放大器.放大器的核心和关键是前置级的设计.整个前置级电(UIA和U1B),第二级是一个差分放大器(U1D).总的电压路是由前置放大电路和滤波电路构成,其结构见如图1.增益Au等于两级增益之积.由于第一级采用同相输入,有较笸动艘人一u路——一放人级路L——一低通滤被-u路L-——一带凡上滤波一培图I前置级电路框图1前置放大电路便携机前置放大电路是对心功能进行自动检测的关键部【收稿日期1
8、2005—03—01【修回日期12005—05—05高的输入电阻,电路的平衡对称结构对由共模抑制比,失调及温度等产生的输出误差电压具有抵抗作用.第二级差放电路将双端输入变单端输出.把两级电路级联后,他们相互取长补短,使组合后的这个电路具有输入阻抗高,电压增益调节方便,共模抑制比和漂移相互抵消等一系列优点.运放U1C是一个积分电路,它的作用是和U
