肌電放大電路設(shè)計(jì)基礎(chǔ)報(bào)告

1、肌電放大電路（電池供電）設(shè)計(jì)報(bào)告天津大學(xué)精儀學(xué)院04級(jí)生物醫(yī)學(xué)工程一班-王昊博一、設(shè)計(jì)目日勺及意義肌電是人體肌肉、神經(jīng)興奮產(chǎn)生生物電日勺成果。運(yùn)用肌電信號(hào)可以達(dá)到諸多 目日勺，例如運(yùn)用肌電控制假肢、肌電刺激治療肌肉萎縮、在體育活動(dòng)中診斷肌肉 力量和肌肉疲勞等等。表面肌電則是從人體皮膚表面通過(guò)電極記錄下來(lái)勺神經(jīng)肌 肉勺生物電信號(hào)，具有無(wú)創(chuàng)性，操作簡(jiǎn)樸勺長(zhǎng)處，有著廣泛勺應(yīng)用前景。二、系統(tǒng)設(shè)計(jì)肌電信號(hào)特性：幅值小，15-100 UV；信號(hào)頻譜寬101000Hz；脈沖時(shí)間 0.6 20ms。存在勺干擾：表面電極極化電壓（幾十個(gè)mV） ,50Hz工頻干擾，器件自身 勺噪聲。帶通：5500Hz設(shè)計(jì)中考慮勺

2、問(wèn)題：1、肌電信號(hào)幅值居中，前置級(jí)增益300,主放增益4?？梢园?0uV100uV勺 信號(hào)放大到可以觀測(cè)勺量級(jí)。2、雖然整個(gè)系統(tǒng)由電池供電，但由于產(chǎn)品重要在室內(nèi)使用，并且調(diào)試時(shí)需要用 到信號(hào)源作輸入，因此仍然要采用措施避免50Hz電場(chǎng)干擾。3、放大器前置級(jí)應(yīng)低噪聲、低漂移。放大器勺噪聲決定了放大器能檢測(cè)到勺單 薄信號(hào)勺下限。肌電幅值下限為20UV，因此在電極短路時(shí)勺噪聲幅度應(yīng)在10 UV如下。最佳能達(dá)到5uVo4、為消除極化電壓，電極阻抗緩慢變化及測(cè)量時(shí)電極移動(dòng)導(dǎo)致勺偽跡，前置級(jí) 應(yīng)設(shè)有隔直電路（高通網(wǎng)絡(luò)），消除低頻干擾。5、電路勺共?？酥票葢?yīng)盡量高，一般規(guī)定80dB以上，最佳能達(dá)到100dB

3、。6、采用共模驅(qū)動(dòng)電路避免由參數(shù)不匹配帶來(lái)日勺共模干擾變成差模干擾從而和肌 電信號(hào)相混雜日勺問(wèn)題，同步可以提高共模輸入阻抗（右腿驅(qū)動(dòng)電路）7、為避免信號(hào)失真，在通頻帶內(nèi)增益應(yīng)保持一致，即幅值平滑。采用表面電極 時(shí)，肌電信號(hào)能量集中在500Hz如下，本設(shè)計(jì)采用三階巴特沃思濾波器。8、肌電作為信號(hào)源內(nèi)阻很大，常常達(dá)到1000KQ以上，因此放大器勺輸入阻抗 必須在幾MQ以上。9、電阻噪聲重要有熱噪聲和低頻噪聲（、噪聲），f噪聲勺轉(zhuǎn)折頻率為1.8Hz， 作為帶寬規(guī)定5Hz500Hz，1f噪聲可以排除在外。為減小熱噪聲，電阻值也 應(yīng)盡量小，設(shè)計(jì)中前級(jí)放大輸入端也不容許串連任何額外電阻。10、采用電池供電

4、，因此必須選用低功耗或微功耗勺器件，電阻在容許范疇內(nèi)選 擇阻值盡量大勺，減少整體功耗。根據(jù)以上分析系統(tǒng)設(shè)計(jì)如下：總放大倍數(shù)1200 通帶：5Hz500Hz噪聲10 UV如下共?？酥票?0dB以上系統(tǒng)框圖：肌電信號(hào) 前置敬大器一低通德波器一陷波器一主放大器三，單元電路設(shè)計(jì)1、前重放大器部分前置放大器分為四部分：并聯(lián)差動(dòng)放大器構(gòu)成前級(jí)放大器，儀用放大器構(gòu)成后級(jí) 放大器、阻容耦合電路，右腿驅(qū)動(dòng)電路。1、并聯(lián)差動(dòng)放大器在抱負(fù)狀況下日勺共模克制比為無(wú)窮大，抱負(fù)狀況是指A1/A2 日勺共?？酥票认嗥ヅ?，一般來(lái)說(shuō)電阻日勺精度和阻值對(duì)這一部分日勺共模克制比影響 不大，但輸入阻抗由于前級(jí)放大器為反相而不會(huì)特別大。2、儀用放大器由高輸入阻抗，高共模克制比，低噪聲勺器件AD620構(gòu)成，由于 阻容耦合電路勺隔直作用，可以得到高增益。3、阻容耦合電路（時(shí)間常數(shù)電路）位于并聯(lián)差動(dòng)放大器和儀用放大器之間，作 為一種高通網(wǎng)絡(luò)去掉了極化電壓。截止頻率f0=1/2nRC = 5Hz。同步R6/R7作儀