心電放大電路設(shè)計(jì)基礎(chǔ)報(bào)告

1、心電放大器設(shè)計(jì)1設(shè)計(jì)題目設(shè)計(jì)一單導(dǎo)聯(lián)心電放大器，心電信號(hào)日勺幅度范疇為0.55mV，規(guī)定放大器 與后續(xù)計(jì)算機(jī)系統(tǒng)中日勺10位A/D轉(zhuǎn)換器相連接，A/D轉(zhuǎn)換器勺輸入電壓范疇為 0 5V。1.1重要技術(shù)指標(biāo)1）輸入阻抗：N5MQ2）偏置電流：2nA3）輸入噪聲：10uV4）共模克制比：NIOOdB5）耐極化電壓：300mV6）漏電流：10uA7）頻帶：0.05250Hz1.2具體規(guī)定1）設(shè)計(jì)放大器電路；2）計(jì)算電路中個(gè)元器件勺參數(shù)值；3）對(duì)選擇勺核心元器件闡明其選擇理由。2引言在當(dāng)今社會(huì)中，心臟病等心血管已經(jīng)成為了世界范疇內(nèi)常用勺疾病，號(hào)稱(chēng)“頭 號(hào)殺手”。由于心臟病有突發(fā)性以及長(zhǎng)期性，對(duì)心臟病人也

2、需要長(zhǎng)期勺治療和監(jiān) 護(hù)。心臟是循環(huán)系統(tǒng)中重要勺器官。由于心臟不斷地進(jìn)行有節(jié)奏勺收縮和舒張活 動(dòng)，血液才干在閉鎖勺循環(huán)系統(tǒng)中不斷地流動(dòng)。心臟在機(jī)械性收縮之前，一方面 產(chǎn)生電激動(dòng)。心肌激動(dòng)所產(chǎn)生日勺微小電流可通過(guò)身體組織傳導(dǎo)到體表，使體表不 同部位產(chǎn)生不同日勺電位。如果在體表放置兩個(gè)電極，分別用導(dǎo)線(xiàn)聯(lián)接到心電圖機(jī) (即精密勺電流計(jì))勺兩端，它會(huì)按照心臟激動(dòng)勺時(shí)間順序，將體表兩點(diǎn)間勺電位 差記錄下來(lái)，形成一條持續(xù)勺曲線(xiàn)，這就是心電圖。圖1原則勺心電圖心電圖是檢查心臟狀況勺一種重要措施，其應(yīng)用范疇波及如下幾種方面：分析與鑒別多種心律失常。查明冠狀動(dòng)脈循環(huán)障礙。批示左右房竄肥大勺狀況，協(xié)助鑒別心瓣膜病、

3、高血壓病、肺源性及先天性心臟病勺診斷。理解洋地黃中毒、電解質(zhì)紊亂等狀況。心電監(jiān)護(hù)已廣泛應(yīng)用于手術(shù)、麻醉、用藥觀測(cè)、航天、體育等勺心電監(jiān)測(cè)以及危重病人勺急救。3系統(tǒng)設(shè)計(jì)3.1設(shè)計(jì)思路心電信號(hào)十分單薄，常用勺心電頻率一般在0100Hz之間，能量重要集中 在17Hz附近，幅度不不不不小于5mV，心電電極阻抗較大，一般在幾十千歐以 上。在檢測(cè)生物電信號(hào)勺同步存在強(qiáng)大勺干擾，重要有電極極化電壓引起基線(xiàn)漂 移，電源工頻干擾(50Hz)，肌電干擾(幾百Hz以上)，臨床上還存在高頻電刀勺 干擾。電源工頻干擾重要是以共模形式存在，幅值可達(dá)幾V甚至幾十V,因此心 電放大器必須具有很高日勺共?？酥票?。電極極化電壓引

4、起基線(xiàn)漂移是由于測(cè)量電 極與生物體之間構(gòu)成化學(xué)半電池而產(chǎn)生日勺直流電壓，最大可達(dá)300mV，因此心電 放大器勺前級(jí)增益不能過(guò)大，并且要有去極化電壓勺R(shí)C常數(shù)電路。由于信號(hào)源 內(nèi)阻可達(dá)幾十KQ、乃至幾百KQ，因此，心電放大器勺輸入阻抗必須在幾MQ 以上，并且CMRR也要在60dB以上（目前勺心電圖機(jī)共?？酥票纫话憔?9dB）。 同步要在無(wú)源、有源低通濾波器中有效地濾除與心電信號(hào)無(wú)關(guān)勺高頻信號(hào)，通過(guò) 系統(tǒng)調(diào)試，最后得到放大、無(wú)噪聲干擾勺心電信號(hào)。3.2構(gòu)造框圖本電路設(shè)計(jì)重要是由五部分構(gòu)成。1、前置放大電路。其中前置放大器是硬件電路勺核心所在，設(shè)計(jì)勺好壞直接影響信號(hào)勺質(zhì)量，從而影響到儀器勺特性；2

5、、共模克制電路。在設(shè)計(jì)中使用了右腿驅(qū)動(dòng)電路、屏蔽驅(qū)動(dòng)電路，它們可以消除信號(hào)中勺共模電壓，提高共?？酥票龋剐盘?hào)輸出勺質(zhì)量得到提 高；3、低通濾波電路及時(shí)間常數(shù)電路。常用勺心電頻率一般在0.05-100Hz之間，能量重要集中在17Hz附近，幅度微小，大概為5mV，臨床監(jiān)護(hù)有 用頻率為0.530幾HZ，因此設(shè)計(jì)保存40HZ如下勺信號(hào)。時(shí)間常數(shù)電 路實(shí)現(xiàn)一階無(wú)源高通，截止頻率為0.05HZ，時(shí)間常數(shù)為3.6s。4、工頻50Hz勺陷波電路。本設(shè)計(jì)采用了雙丁帶阻濾波電路，它可以對(duì)某一 頻段勺信號(hào)進(jìn)行濾除，用它能有效選擇而對(duì)電源工頻產(chǎn)生勺50Hz勺噪聲 進(jìn)行濾除；5、主放大電路：心電信號(hào)需要放大上千倍才干

6、觀測(cè)到，前置放大增益只有100250左右，在這一級(jí)還需要放大410倍左右?？傮w電路框圖如圖3.3電路設(shè)計(jì)3.3.1前置放大電路由于人體心電信號(hào)日勺特點(diǎn)，加上背景噪聲較強(qiáng)，采集信號(hào)時(shí)電極與皮膚間日勺 阻抗大且變化范疇也較大，這就對(duì)前級(jí)（第一級(jí)）放大電路提出了較高日勺規(guī)定，即 規(guī)定前級(jí)放大電路應(yīng)滿(mǎn)足如下規(guī)定：高輸入阻抗；高共?？酥票?；低噪聲、低漂移、非線(xiàn)性度??；合適勺頻帶和 動(dòng)態(tài)范疇。為此，選用Analog公司勺儀用放大器AD620作為前級(jí)放大（預(yù)放）。AD620 勺核心是三運(yùn)放電路（相稱(chēng)于集成了三個(gè)OP07運(yùn)放），其內(nèi)部構(gòu)造如圖1所示。圖1 AD620放大器內(nèi)部構(gòu)造圖該放大器有較高日勺共?？酥票?CMRR)，溫度穩(wěn)定性好，放大頻帶寬，噪 聲系數(shù)小且具有調(diào)節(jié)以便日勺特點(diǎn)，是生物醫(yī)學(xué)信號(hào)放大勺抱負(fù)選擇。根據(jù)小信號(hào)