心電采集系統(tǒng)相關(guān)電路介紹

心電采集系統(tǒng)相關(guān)電路介紹主要內(nèi)容1、基礎(chǔ)知識(shí)1.1簡介1.2導(dǎo)聯(lián)方式2、硬件電路 2.1并聯(lián)差動(dòng)放大器2.2共模驅(qū)動(dòng)2.3右腿驅(qū)動(dòng)3、數(shù)據(jù)處理方式

自適應(yīng)相干模板法濾波生物電是一種最重要生物醫(yī)學(xué)信息，反映了人體或生物的重要的狀態(tài)信息。但生物電信號(hào)具有低幅值、低頻率、伴隨著強(qiáng)2～4個(gè)數(shù)量級的干擾，因此，在常規(guī)的生物電檢測儀器中需要高倍的放大器和復(fù)雜的濾波器等電路，使得整個(gè)系統(tǒng)復(fù)雜、昂貴和工藝性差。目前，物聯(lián)網(wǎng)的研究和應(yīng)用正在方興未艾，物聯(lián)網(wǎng)可望在對個(gè)人健康信息的檢測中發(fā)揮超出想象的作用，如正在出現(xiàn)的體域網(wǎng)、醫(yī)聯(lián)網(wǎng)等服務(wù)健康、醫(yī)學(xué)的多種網(wǎng)絡(luò)。但物聯(lián)網(wǎng)中的兩個(gè)關(guān)鍵技術(shù)之一是短距無線網(wǎng)絡(luò)，短距無線網(wǎng)絡(luò)對另外一個(gè)關(guān)鍵技術(shù)――傳感的要求就是微小體積和功耗。綜上所述，能否實(shí)現(xiàn)物聯(lián)網(wǎng)在醫(yī)學(xué)和健康中應(yīng)用的關(guān)鍵在于能否實(shí)現(xiàn)微功耗、小體積的情況下對人體信息的高可靠和準(zhǔn)確地檢測。心電、呼吸、心輸出量等生理參數(shù)是人體最重要、最基本的生命指征心電信號(hào)是一種較微弱的體表電信號(hào)，其幅值約為0.5mV～4mV，頻率主要分布在0.05Hz～75Hz的范圍內(nèi)。在心電檢測中，極化電壓、50Hz工頻、肌電信號(hào)干擾影響檢測波形。1.1心電圖簡介

心電圖指的是心臟在每個(gè)心動(dòng)周期中，由起搏點(diǎn)、心房、心室相繼興奮，伴隨著心電圖生物電的變化，通過心電描記器從體表引出多種形式的電位變化的圖形（簡稱ECG）。心電圖是心臟興奮的發(fā)生、傳播及恢復(fù)過程的客觀指標(biāo)。典型的心電圖各波、段及間期的名稱心臟的生理功能與心電圖之間存在著密切的對應(yīng)關(guān)系，當(dāng)心臟生理功能發(fā)生失常時(shí)，均可以從心電圖的波形變化上反映出來。1.2導(dǎo)聯(lián)方式2、加壓單極肢體導(dǎo)聯(lián)連線方式1、標(biāo)準(zhǔn)導(dǎo)聯(lián)將人體看成是一個(gè)具有長，寬，厚三維空間的容積導(dǎo)體。心臟好比電源，無數(shù)心肌細(xì)胞動(dòng)作電位變化的總和可以傳導(dǎo)并反應(yīng)到體表。在體表很多點(diǎn)之間存在電位差，因此在不同導(dǎo)聯(lián)方式下所得到的心電圖也不一樣。3、單級胸導(dǎo)聯(lián)差分放大右腿驅(qū)動(dòng)共模驅(qū)動(dòng)低通濾波高通濾波信號(hào)檢測硬件設(shè)計(jì)——電路特點(diǎn)結(jié)構(gòu)簡單，成本低，功耗低不需要進(jìn)行任何調(diào)試工作，對元器件參數(shù)的精度和匹配要求也相對較低解決以往信號(hào)采集在放大、飽和等方面的多種困擾，省略了后級放大、模擬濾波、陷波等多個(gè)環(huán)節(jié)不僅可以實(shí)現(xiàn)對人體心電、呼吸或心輸出量的檢測，也可以應(yīng)用于多種其他類型的信息檢測，如血壓等。2.1放大電路放大電路部分分為兩級，高通濾波電路和并聯(lián)差動(dòng)放大電路。電路的共模抑制比為：高通并聯(lián)并聯(lián)差動(dòng)放大電路輸出僅僅包含差模信號(hào)，因此，當(dāng)兩個(gè)放大器參數(shù)完全對稱的話，CMRRB趨近于無窮大。但是實(shí)際放大器參數(shù)是不能完全對稱的，因此，要增加放大倍數(shù)。電路中直流電壓的存在影響放大倍數(shù)的提高。高通濾波電路高通濾波器的截止頻率為0.05Hz，以消除極化電壓對后面放大倍數(shù)的影響。為了保證較高的CMRRF，應(yīng)該使電阻電容達(dá)到較高的匹配精度。若使CMRRT達(dá)到80dB，CMRRF要大于80dB，要求兩個(gè)高通濾波電路中的參數(shù)誤差小于1/10000。此時(shí)，需要設(shè)計(jì)共模驅(qū)動(dòng)電路，以避免由于電路中參數(shù)的不匹配造成的共模信號(hào)向差模信號(hào)的轉(zhuǎn)變。2.2共模驅(qū)動(dòng)電路

共模驅(qū)動(dòng)電路的工作原理是采用兩個(gè)相等阻值的電阻從兩個(gè)輸入端取得共模信號(hào)（兩個(gè)輸入端的差模信號(hào)在運(yùn)放A1的輸入端疊加的結(jié)果為0），因而運(yùn)放A1構(gòu)成的跟隨器的輸出也為共模信號(hào)，用共模信號(hào)去驅(qū)動(dòng)高通濾波器原來接地的一端，使得高通濾波器的輸出也為共模信號(hào)（但對差模信號(hào)卻依然起到高通濾波作用）。因而，有了共模驅(qū)動(dòng)電路，就可以在并聯(lián)差動(dòng)放大器的前端加接高通濾波器而不影響電路總的共模抑制比，進(jìn)而為提高并聯(lián)差動(dòng)放大器的差模增益提供了條件，最終大幅度提高了電路的共模抑制比。UC為共模信號(hào)。對于差模信號(hào)，UAO=UAi=0。對于并聯(lián)差動(dòng)放大電路的輸出，僅含有差模信號(hào)?？偨Y(jié)：共模驅(qū)動(dòng)電路的設(shè)計(jì)，在電路參數(shù)不匹配的情況下，也能夠