心电放大电路设计报告.doc
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1、心电放大器设计 设计题目设计一单导联心电放大器,心电信号得幅度范围为、55V,要求放大器与后续计算机系统中得0位A/D转换器相连接,/D转换器得输入电压范围为05V。1、1主要技术指标1) 输入阻抗:5M2) 偏置电流:23) 输入噪声:1uV4) 共模抑制比:10B5) 耐极化电压:0mV6) 漏电流:10A7) 频带:0、0520H、2 具体要求1) 设计放大器电路;2) 计算电路中个元器件得参数值;3) 对选择得关键元器件说明其选择理由。2引言 在当今社会中,心脏病等心血管已经成为了世界范围内常见得疾病,号称“头号杀手”。由于心脏病有突发性以及长久性,对心脏病人也需要长期得治疗与监护。心
2、脏就是循环系统中重要得器官。由于心脏不断地进行有节奏得收缩与舒张活动,血液才能在闭锁得循环系统中不停地流动。心脏在机械性收缩之前,首先产生电激动.心肌激动所产生得微小电流可经过身体组织传导到体表,使体表不同部位产生不同得电位。如果在体表放置两个电极,分别用导线联接到心电图机(即精密得电流计)得两端,它会按照心脏激动得时间顺序,将体表两点间得电位差记录下来,形成一条连续得曲线,这就就是心电图。图 标准得心电图心电图就是检查心脏情况得一个重要方法,其应用范围包括以下几个方面: (1) 分析与鉴别各种心律失常. (2) 查明冠状动脉循环障碍。 (3) 指示左右房窜肥大得情况,协助判别心瓣膜病、高血压
3、病、肺源性及先天性心脏病得诊断。 (4) 了解洋地黄中毒、电解质紊乱等情况。(5) 心电监护已广泛应用于手术、麻醉、用药观察、航天、体育等得心电监测以及危重病人得抢救。 3 系统设计3、 设计思路心电信号十分微弱,常见得心电频率一般在100Hz之间,能量主要集中在17附近,幅度小于mV,心电电极阻抗较大,一般在几十千欧以上.在检测生物电信号得同时存在强大得干扰,主要有电极极化电压引起基线漂移,电源工频干扰(50),肌电干扰(几百Hz以上),临床上还存在高频电刀得干扰.电源工频干扰主要就是以共模形式存在,幅值可达几V甚至几十V,所以心电放大器必须具有很高得共模抑制比。电极极化电压引起基线漂移就是
4、由于测量电极与生物体之间构成化学半电池而产生得直流电压,最大可达300V,因此心电放大器得前级增益不能过大,而且要有去极化电压得RC常数电路.由于信号源内阻可达几十K、乃至几百K,所以,心电放大器得输入阻抗必须在几M以上,而且 CMR也要在60d以上(目前得心电图机共模抑制比一般均在89dB)。同时要在无源、有源低通滤波器中有效地滤除与心电信号无关得高频信号,通过系统调试,最后得到放大、无噪声干扰得心电信号。3、2结构框图本电路设计主要就是由五部分构成.1、前置放大电路.其中前置放大器就是硬件电路得关键所在,设计得好坏直接影响信号得质量,从而影响到仪器得特性;2、共模抑制电路。在设计中使用了右
5、腿驱动电路、屏蔽驱动电路,它们可以消除信号中得共模电压,提高共模抑制比,使信号输出得质量得到提高;3、低通滤波电路及时间常数电路。常见得心电频率一般在、01z之间,能量主要集中在17z附近,幅度微小,大概为mV,临床监护有用频率为、530几Z,因此设计保留4HZ以下得信号。时间常数电路实现一阶无源高通,截止频率为0、0HZ,时间常数为、6s。4、工频0H得陷波电路。本设计采用了双T带阻滤波电路,它能够对某一频段得信号进行滤除,用它能有效选择而对电源工频产生得50Hz得噪声进行滤除;5、主放大电路:心电信号需要放大上千倍才能观测到,前置放大增益只有00250左右,在这一级还需要放大410倍左右。
6、总体电路框图如图、3电路设计3、3、 前置放大电路由于人体心电信号得特点,加上背景噪声较强,采集信号时电极与皮肤间得阻抗大且变化范围也较大,这就对前级(第一级)放大电路提出了较高得要求,即要求前级放大电路应满足以下要求:高输入阻抗;高共模抑制比;低噪声、低漂移、非线性度小;合适得频带与动态范围。为此,选用Analg公司得仪用放大器D620作为前级放大(预放).A620得核心就是三运放电路(相当于集成了三个P7运放),其内部结构如图1所示。 图120 放大器内部结构图该放大器有较高得共模抑制比(CMR),温度稳定性好,放大频带宽,噪声系数小且具有调节方便得特点,就是生物医学信号放大得理想选择。根
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