心电信号检测放大电路的设计(4)

心电信号提取过程中的Ｔ扰信号主要来源于：

（１）５０Ｈｚ、２２０ｖ交流电源是最直接的干扰源；生物电信号的强度远远小于５０Ｈｚ的干扰，而且它存住于所有的测量环境中，其抑制方法比能量很高的各种电磁辐射干扰同难：

（２）测量系统本身也产生对内部、对外界其他电子设备的电磁干扰，造成互相干扰的电磁环境；

（３）来自外部的干扰（有时还有系统内部生成的干扰）和系统本身对外眷其他设备产生的干扰。

心｛也信号放大电路殴汁ｌ…佝关键问题是：由于信号微弱，所以需耍高放大倍数：同时由于信号源（Ａ、体）内阻大，所以需要放大器必须有很高的输入阻抗：另外人体相当于－，１、导体，将接受空间电磁场的各种干扰信号，这些干扰信号。

大学毕业设计

信号对放大器来说相当于共模信号放大器应具有较高的共模抑制比：最后由于人体信号的微弱性，所以要求放大器具有低嗓声和低漂移特性。

１．３．１心电采集放大电路概述

根据心电信号的特点，心电信号采集过程中一般把电信号通过不同的引导装置引出，将信号经过前级放大电路的初步放大后，再对信号进行二次放大，将放大后的信号进行滤波，完成信号的提取和放大过程。该部分的整体框图如图卜６所示，导联连接图如图ｌ一７所示。

生

物

电信号电｝，—Ⅱ目Ｕ带

极置放

大通滤波中级放＿７℃５０Ｈｚ陷被体

图卜６心电信号提取电路框图

图卜７心电信号放大器连接图

图ｌ一７中的导联电极分别为：ＲＡ：右臂；ＬＡ：左臂；ＬＬ：左腿；ＲＬ：右腿。第一路心电信号，即标准Ｊ导联的电极接法：ＲＡ接放大器反相输入端（一），ＬＡ接放大器同相输入端（＋），ＲＬ作为参考电极，接心电放大器参考点。

第二路心电信号，即标准ＩＩ导联的电极接法：ＲＡ接放大器反相输入端（一），ＬＬ接放大器同相输入端（＋），ＲＬ作为参考电极，接心电放大器参考点。

卧、ＬＡ、ＬＬ和ＲＬ的皮肤接触电极分别通过１．５ｍ长的屏蔽导联线与心电信号放大器连接。

１．■２前置放大电路

由于生物体的电信号十分微弱，一般都是毫伏级，有的甚至是微伏级，所以必须经过前置放大器的放火，才能在示波器显示或记录仪上记录其波形。前级放大器的增益只能在几卜倍以内，以免干扰信号同时被放大，可选用仪表放人器。仪表放大器具有低漂移、低功耗、高共模抑制比、宽电源供电范围及体税小等优点．它既能对单端信号又能对差分信号进行放大。根据生物体信号大

大学毕业设计

多都是差分信号的特点，下面以ＴＩ公司的ＩＮＡｌ２８为例，介绍仪表放大器的工作原理。如图卜８所示。

ＩＮＡｌ２８是一种低电压通Ｊ｜＝｝型仪表放大器，其特点如下：

（１）低失调电压：５０ＬＬＶｍａｘ；

（２）低漂移：０．５ｕＶ／℃ｍａｘ；

（：３）低输入漂流：５ｎＡｍａｘ；

ｆ４）高共模抑制比：１２０ｄＢｍｉｎ；

（５）宽通带：２００ｋＨｚ（Ｇ＝１００）；

（６）输入过压保护：士４（）Ｖ：

ｆ７）宽电源电压范围：士２．２５～士１８ｖ：

（８）低静态电流：７００ＬＬＡ；

（９）８脚塑料ＤＴＰ和ＳＯ一８封装。

ｌＮＡｌ２８由于其性能优良，加之体积小，并可用一个外部电阻方便地从ｌ到ｌ（】０００设定增益，使得它能够广泛应用于信号采集放大、医用仪器以及多通道系统等很多领域，可以在低至：士２．２５Ｖ的电源电压下工作并且静态工作电流很小，是便携式系统的理想器件。’

ＩＮＡｌ２丑的应用电路如图卜８所示：经过传感器提取的信号经过电压保护电路输入到ＩＮＡｌ２８的输入端，反馈电阻设为Ｒｇ＝１０ＫＱ，根据ＩＮＡｌ２８的放大倍数计算公式Ｇ＝ｌ＋５０ＫＱ／Ｒｇ，放大倍数约为６倍。

图ｌ一８Ｉ、、Ｊ２８构成的前置放大电路

在Ｉ＼Ａ１２８的使用过程中，需要注意的问题主要有以下几个方面：

ｆ１）仪表放大器的正负电源处，应该接滤波电容，以消除电源带来的干扰，口『ｊ阁【一ｉｅ１７｝ｊ勺Ｃｌ，Ｃ１：

ｌ２）仪表放大器的输出参考【Ｕ匿端（５脚）应该可靠接地。因为该引脚对地的电

大学毕业设计

阻值对器件的共模抑制比有很大的影晌，例如，５Ｑ的阻值将导致共模抑制比衰减到８０ｄＢ；

（：ｊ）仪表放大器ＩＮＡ１２８的输入电压范围很宽，可达到正负１８伏，但是只有在输入共模电压小了：供电电压的Ｉ．２５伏左右时．才有较为理想的共模抑制比，所以在信号很弱时，应该选择小范围的供电电压；

（４）应尽量避免使用放大器的高增益段，尽管ＩＮＡ１２８的增益根据反馈电阻的值可以在卜１ｏＯｏ之问变化，但是为了减小增益误差，弱信号最好采用多级放大。

前置放大器也可采用集成运放来构成，如图卜一９所示。。

图卜９集成运放构成的前置放大电路

为了达到从强的噪声背景中提取心电信号的目的，这样的前置放大器主要由２个氖泡、４个三极管、４个运放和电阻构成。信号输入端的氖泡Ｎｌ、Ｎ２用于高压保护；输入端４个三级管两两反接，一方面使输入端电压保持在６～７Ｖ，另一方面保旺了放火器输入端的高阻抗；电阻Ｒ。用于限流保护。这样的前置放大器的输入阻抗为１（）ＭＱ，带宽Ｌ０００Ｈｚ，增益为２０倍，共模抑制比ｃＭＲＲ为９０ｄＢ，ｃＭＲＲ决定于Ｒ６～Ｒｌｌ的匹配精度，运放Ａｔ、Ａ２的匹配程度对其也有一定影响。

大学毕业设计

图卜１０中级放大器原理图

【．置３中级放大器，５０Ｈｚ陷波器，后级放大器

中级放大器用来将前置放大电路的心电信号进行再次放大。该部分电路主要包括由图卜一ｌｏ中的Ｒｌａ～Ｒ１ｓ、Ｐ２、Ｐ３、ｃ３及运放Ａ５。本级采用增益可调的Ｔ型电阻网络．通过电位器Ｐ３来调整放大倍数，电位器Ｐ２调整输入端零电平的位置。该级增益为４（）倍。

５０Ｈｚ＿［频干扰是心电信号的主要干扰源，因此必须用专门的电路去除它。陷波电路被广泛应用于抑制混在生物信号中的工频干扰，５０Ｈｚ陷波器用于滤掉５０Ｈｚ工频干扰。图１—１０的电路中采用有源双Ｔ陷波电路，由Ｒ２０～Ｒ２２和Ｃ。～Ｃｏ构成，双Ｔ网络具有选频作用，但其陷波特性差，且无带负载的能力，所以在双Ｔ网络的后面加运放Ａｓ构成有源双Ｔ带阻滤波器，并增加Ａ 进行反馈，对陷波特性进行改善，这样可提高电路性能。

后级放大器的作用是进一步提高放大倍数，并且提供与Ａ／Ｄ采集卡相匹配的电位及相应的保护电路。图１一１０中的后级放大器的由Ｒ， ～Ｒ，，和运放Ａｓ、Ａ，ｊ组成级联放大器。

１４心电信号检测设备的种类及发展趋势

早期，心电信号先记录在感光胶片上，经冲洗，显影等步骤才可以看到。后来，把心电信号描绘在种特制的纸一心电图纸上。这种心电信号记录法，其相应的描记设备体积庞大，功耗也大，且控制机构复杂。随着微电子技术的飞速发展，现代的测量仪器和仪表都向智能化，微型化，低功耗化方向发展。，对此，我国科研工作者设计了很多单片机控制系统，用液晶漫示器（【，ｃＤ）来显示心电信号，并且可实现一次采集后，多次重复显示，实现了心电信号记录设备的智能化，微型化，低功耗化。心电检测设箭品种繁多，分类也各不相同，根据不同方法可分类为：

（１）、按元件类型可分勾：电子管式、晶体管与 …… 此处隐藏：895字，全部文档内容请下载后查看。喜欢就下载吧 ……