简易心电图仪设计

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1、简易心电图仪设计(2004年湖北省大学生电子设计竞赛B题)题目要求一、任务设计制作一个简易心电图仪，可测量人体心电信号并在示波器上显示出来导联电极说明：RA—右臂；LA—左臂；LL—左腿；RL—右腿。第一路心电信号，即标准I导联的电极接法：RA接放大器反相输入端(-)，LA接放大器同相输入端(+)，RL作为参考电极，接心电放大器参考点。第二路心电信号，即标准II导联的电极接法：RA接放大器反相输入端(-)，LL接放大器同相输入端(+)，RL作为参考电极，接心电放大器参考点。RA、LA、LL和RL的皮肤接触电极分别通过1．5m长的屏蔽导联线与心电信号放

2、大器连接。题目要求二、要求1．基本要求(1)制作一路心电信号放大器，技术指标如下：①电压放大倍数1000，误差±5％。②-3dB低频截止频率0.05Hz，(可不测试，由电路设计予以保证)。③-3dB高频截止频率100Hz，误差±10Hz。④频带内响应波动在±3dB之内。⑤共模抑制比≥60dB(含1.5m长的屏蔽导联线，共模输入电压范围为±7.5V)。⑥差模输入电阻≥5MQ(可不测试，由电路设计予以保证)⑦输出电压动态范围大于±10V。题目要求二、要求(2)按标准I导联的接法对一位参赛队员进行实际心电图测量。①能在示波器屏幕上较清晰地显示心电波形。②实

3、际测试心电时，放大器的等效输入噪声（包括50Hz干扰）<400V(峰—峰值)。(3)设计并制作心电放大器所用的直流稳压电源。直流稳压电源输出交流噪声<3mV(峰—峰值，在对放大器供电条件下测试)。题目要求二、要求2．发挥部分(1)扩展为两路相同的心电放大器，可同时测量和显示标准I导联和标准Ⅱ导联两路心电图，并且能达到基本要求(2)的效果。(2)具有存储、回放已测心电图的功能。(3)将心电信号放大器-3dB高频截止频率扩展到500Hz，并且能达到基本要求(2)的效果。(4)将心电信号放大器共模抑制比提高到80dB以上(含1.5m长的屏蔽导联线)。(5

4、)其他。题目要求三、评分标准题目要求四、说明(1)可用80mm×20mm薄铜皮作为皮肤接触电极。(2)用带有尼龙拉扣的布带或普通布带将电极分别捆绑在四肢相应位置。(3)测量心电图前，应使用酒精棉球仔细将与电极接触部位的皮肤擦净，然后再捆绑电极。为减小电极与皮肤间的接触电阻，最好在电极下滴1～2滴5％的盐水，或用5％盐水浸过的棉球垫在电极与皮肤之间。(4)被测人员应静卧，以避免测量基线大幅度漂移、降低噪声。题目要求(1)对于基本要求(1)项的说明。①电压放大倍数、频率响应特性、差模放大倍数、输出动态范围的测试：将差分放大电路反相输入端接地近似测试。可将

5、1V(rms)正弦信号用10k和10电阻分压衰减到1mV，再输入到放大电路进行测试，以减小信号源噪声的影响。②频带内响应波动的测试：考虑到许多低频信号发生器(函数发生器)输出最低频率的限制，该项目的低端频率只测量到0.5Hz(即低频截止频率的10倍)。其方法是，输入信号幅值保持在1mV(rms)，用示波器测量0.5～100Hz范围内的输出最高和最低电压值，与频率为20Hz的输出电压值相减后计算频带内响应的最大波动(dB)。五、测试说明题目要求(1)对于基本要求(1)项的说明。③要求带1.5m长的屏蔽导联线进行共模抑制比测量。共模放大倍数的测量方法

6、是，将差分放大电路的两端输入端短接，并输入5V(rms)正弦信号，测量输出电压。根据所测差模和共模放大倍数计算共模抑制比。④输出动态范围的测试：从小增大输入信号幅值，通过测量最大不失真输出电压的峰—峰值得到。五、测试说明题目要求(2)对于基本要求(2)项的说明。对人体心电信号进行实测：①用示波器观测心电放大器输出波形时，一般应将X轴置于0.2s／div，y轴置于0.5～2V／div(因人而异)。用数字示波器观测效果更好。②在示波器上测量放大器输出心电信号基线上的噪声(峰—峰值)，然后计算输入端等效噪声(峰—峰值)。(3)对于基本要求(3)项的说明应在

7、心电放大器正常工作条件下用示波器(置为交流输入模式)测量稳压电源的输出噪声。(4)对于发挥部分与基本部分的测试法相同。(5)实际测量值达到指标值的给满分，低于指标值的酌情给分，但要求作出详细的实测记录。五、测试说明题目解析一、题目意图及知识范围本题侧重于弱信号的检测，其内容涵盖了较丰富的模拟电子技术知识，主要包括放大器、噪声抑制、有源滤波等。在1999年举行的第四届全国大学生电子设计竞赛中曾有测量放大器(A题)的设计课题与本题属同一类型，但本题对噪声抑制的要求更高，并增添了有源滤波器的内容。本题具有一定趣味性，且难度适中容易入手。本题基本部分涉及基本

8、仪表放大电路和稳压电路及放大器的增益、频率响应、共模抑制比、输出电压动态范围、稳压电源噪声等基本知识。不同类