《生物医学信号预处理》课程设计报告

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1、《生物医学信号预处理》课程设计报告马文军5090809157刘小旋5090809156一、概述1.1背景介绍由于生物医学信号通常具有幅值较小、背景噪声很强等特点。因此在生物医学仪器进行生物医学信号处理前通常需要把人体的各种生理信号经过各类传感器转换成电信号，并进行放大滤波，目的是选择出有用信息。心电监护仪屮的心电放大器就是一个典型的生物医学信号的预处理环节。1.2课程设计目的通过设计和实践加深对生物医学信号预处理电路的理解；培养对系统独立设计、硬件安装、调试与检验的能力；以及培养应用理论指导实践，发现问题、解决问题的能力。1.3课程设计要求自行查找元器件，应用各种单元

2、电路，按要求设计生物医学信号系统，运用Proteus的ISIS工具软件作出较为规范的电原理图，并用软件的模拟仿真功能将原理图作些仿真测试,与实验电路实际调试作比较验证。二、仿真要求2.1参考因素1、生物医学信号十分微弱,常见的带宽一般在0-300HZ之间,能量主要集中在17Hz附近，幅度小于5mVo2、在检测生物电信号的同时存在强大的干扰，主要有电极极化电压引起基线漂移，电源工频干扰（50Hz）,肌电干扰（儿百Hz以上）。3、电极极化电压引起基线漂移是由于测量电极与生物体Z间构成化学半电池而产生的直流电压，最大可达300mVo2.2技术参数1、共模抑制比：达到80dB

3、2、幅频特性（频响范围）:频率响应范围在0.5Hz~300Hz3、放大倍数：可达1000倍4、抗50Hz工频干扰5、浮地、隔离技术2.3系统框图三、Proteus仿真3.1选用的主要元器件及英指标3.1.1LM1458电路原理图E£Vo器件示意图VccOUT2IN2(-)选用原因：设计图屮运放电路均成对出现，LM1458正好是包含一对运算放大器，方便标示不易混杂。3.1.2TIL117光耦器件示意图PM1ANOOE2.CATHODe3NOCONNECTION4EMITTER5couecroA6BASE选用原因：用于隔离电路（原理为光电隔离），线性度好，稳定性高，而且电

4、路比较简单3.1.3LT1014电路原理图ComponentvAm特点：•单电源操作输入电压范围扩展至地输出在吸收电流时摆动至地•保证失调电压：150pV最大值•保证低漂移：2pV/°C最大值•保证失调电流：0.8nA最大值•保证高增益5mA负载电流：最小增益150万17mA负载电流：最小增益80万•保证低电源电流：500pA最大值•低电压噪声：0.55pVp.P(0.1Hz至10Hz)•低电流噪声：优于OP-07,达到了0.07pAA/Hz选用原因：低功耗的4运算放大电路，隔离电路的运放需要单独选择II性能要更优，故选择LT1014来作光电隔离电路中用到的运放电路。

5、3.2选用器件的材料表(BillofMaterials)BillOfMaterialsDesign:l:mars.DSNDoc.no.:Revision:Author:Created:12/11/14Modified:12/11/16QTYPART-REFSVALUECODEResistors6R1/R2,R9/R12,R13/10kM100KR162R3,R520kM100K1R44.4kM100K7R6,R8,R18-R22lkM100K2R7,R2610k2R1O,R110.1kM100K2R14,R15100kM100K1

6、R17lk1R234.7kM100K2R24,R255kM100K1R273.3kCapacitors2C1,C25.6uDigikey399-3135-2-ND2C3,C43.3uDigikey311-1190-l-ND4C5-C83.3uFDigikey399-3135-2-NDIntegratedCircuits4U1-U414581U5LT10141U6OPTOCOUPLER-NPN分析：从选用的材料中可以发现，阻值选用的都是比较常见的值，这样可以比较方便的直接应用于工业生产，而且功用类似的运放基本运用的是一个系列，这样可以保证器件之间的兼容性达到最好。3.3

7、Proteus仿真电路图3.4PCB布线图3.53D效果图四、仿真分析与结果4.1仿真电路各级分析4.1.1安全电路对人体的测量设备，首先一定要保证人体的绝对安全。在每一个输入端引入两个正反极性的二极管，这样不仅可以解决静电干扰等问题，还可以保障人体安全。在干燥的天气里，人体身上带有大量的静电，瞬时电流很大，在采集信号的开始阶段容易导致后级的放大器达到饱和状态。而安全电路可以使瞬时电流通过二极管引入到外部电路中,避免这种情况发生。同时，设计电路万一发生意外，高压可以使二极管导通，电流引入到地，人体将不会有大电流流过。在正常的工作状态，人体上的电压不能