心电放大器设计的报告

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1、心电放大器设计的报告ok3V,心电电极阻抗较大,一般在几百千欧以上。在检测生物电信号的同时存在强大的干扰,主要有电极移动引起基线漂移(一般小于1Hz),电源工频干扰(50Hz),肌电干扰(几百Hz以上)。电源工频干扰主要是以共模形式存在,幅值可达几V甚至几十V,所以心电放大器必须具有很高的共模抑制比(80dB以上)。电极移动引起基线漂移是由于测量电极与生物体之间构成[1][2][3][4][5][6]下一页ok3V,因此,心电放大器的前级增益不能过大。由于信号源内阻可达几十KΩ、乃至所以,心电放大器的输入阻抗必须在几M

2、Ω以上。同时在有源低通滤波器中要求能够有效地滤除与心电信号无关的高频信号,最后在设计要求对某一频段的信号能够抑制或衰减。通过系统调试,最后得到放大、无噪声干扰的心电信号。2.3总体电路框图本电路设计主要是由五部分构成。第一是前置放大电路。这一级增益选100~250倍左右。第二是抑制共模信号电路。我采用了右腿驱动电路,它不仅可以消除其中的共模电压,还能提高共模抑制比,使信号输出的质量得到提高。第三是低通滤波电路。心电频率一般在0.05--100Hz之间,能量主要集中在17Hz附近,幅度为0~5mV,所以要对0.05--1

3、00Hz以内的信号进行保护,把这个频率带以外信号全部滤除。第四是工频50Hz的带阻滤波电路。本设计主要是采用了双T带阻滤波电路,它能够对某一频段的信号进行滤除。对于电源工频产生的50Hz的噪声,用它能有效选择而对噪声进行滤除。第五是后级放大电路。心电信号需要放大上千倍才能观测到,前置放大器增益只有100~250左右,在这一级还需要放大4~10倍左右。总体电路框图如图2:心电放大器设计报告3.具体单元电路设计3.1前置放大电路的设计:根据心电信号的特点,前置级应该满足下述要求:1)高输入阻抗。被提取的心电信号是不稳定的高

4、内阻源的微弱信号,为了减少信号源内阻的影响,必须提高放大器输入阻抗。一般情况下,信号源的内阻为100kΩ,则放大器的输入阻抗应大于1MΩ。2)高共模抑制比CMRR。人体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,一般为共模干扰,前置级须采用CMRR高的差动放大形式,能减少共模干扰向差模干扰转化。3)低噪声、低漂移。主要作用是对信号源的影响小,拾取信号的能力强,以及能够使输出稳定。3.1.1方案(一):三运放仪用放大电路如图3所示的同相并联三运放结构,这种结构可以较好地满足上面三条要求。A1、A2构成放大器的第

5、=1*ROMANI级,主要用来提高整个放大电路的输入阻抗。第=2*ROMANII级采用差动电路用以提高共模抑制比。将A3、A4两个同相输入运放电路并联,再与A5差分输入串联的三运放差分放大电路。根据虚短、虚断的概念,不难分析A3、A4前置放大电路仅对差模信号有放大作用,差模放大倍数为(R3+2R1)/R3倍。这样的电路有以下几个优点:2A3、A4提高了差模信号与共模信号之比,即提高了信噪比,因差模信号按差模增益比放大,远高于共模成分(噪声);2决定增益的电阻(R1、R2、R3)对共模抑制比CMRR没有影响,因此电阻

6、的容差不重要,R1、R4的失配仅使[6]下一页ok3A。AD620具有很好的直流特性和交流特性,它的最大输入失调电压为5OμV,最大输入失调电压漂移为lμV/。C,最大输入偏置电流为2.0nA。G=10时,其共模抑制比大于93dB。在1kHz处输人电压噪声为9nv/(Hz)1/2.在0.1Hz~10Hz范围内输人电压噪声的峰--峰值为0.28μV,输入电流噪声为0.1pA/(Hz)1/2。G=l时它的增益带宽为120kHz,建立时间为15μs。总的来看,AD620的特点可归结为如下几点:2AD620能确保高增益精密放大

7、所需的低失调电压、低失调电压漂移和低噪声等性能指标,故可用于精确的数据采集系统,作为各种微弱信号的前置调理器;2只用一只外部电阻就能设置放大倍数l~l000;2体积小,只有8个引脚;2低功耗,最大的供电电流为1.3mA;2价格低,建立时问短,所以它也非常适用于多路转换系统的V/I变换电路。心电放大器设计报告利用AD620构成心电放大器前置放大级:心电放大器设计报告图5图5是AD620在心电图监测仪的的应用,这里的源阻抗可高达1MΩ,甚至更高,AD620的低功耗、低供电电压及低噪声特性得到了充分发挥。3.1.3方案(三)

8、用MAX4194实现MAX4194也是增益可调的仪用放大器,下面是它的特性参数:2+2.7V单电源工作2低功耗93μASupplyCur[6]下一页ok3AX4194的这些优异性能使它十分适合心电放大器的设计。设计电路如下:心电放大器设计报告图63.1.4方案选择及元器件选择:三运放仪用放大器,虽然可以满足一般要求,但由于集成化低