心电信号特点及其采集电路的设计方法

心电信号特点及其采集电路的设计方法

3 采集电路设计分析过程

3．1 前级放大电路设计

由于人体心电信号的特点，加上背景噪声较强，采集信号时电极与皮肤间的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的要求，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；合适的频带和动态范围。

为此，选用公司的仪用放大器AD620作为前级放大(预放)。AD620的核心是三运放电路(相当于集成了三个OP07运放)，其内部结构如图1所示。

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该放大器有较高的共模抑制比(CMRR)，温度稳定性好心电信号采集电路设计，放大频带宽，噪声系数小且具有调节方便的特点心电信号特点及其采集电路的设计方法，是生物医学信号放大的理想选择。根据小信号放大器的设计原则，前级的增益不能设置太高心电信号特点及其采集电路的设计方法，因为前级增益过高将不利于后续电路对噪声的处理。

根据上面的分析，前级放大电路按图2设计心电信号采集电路设计，并先运用 2001仿真。

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仿真过程采用O．5 MV，1．2 Hz的差分信号源为模拟心电输入来模拟电路的放大过程，结果满足要求。

3．2 次级放大电路(信号放大)

第二级放大电路主要以提高增益为目的，选用普通的AD OP07即可满足要求。

3．3 高通滤波器(消除基线漂移)

在电路部分加上简单的高通滤波环节，对隔断直流通路和消除基线漂移将会起到事半功倍的效果，本部分电路置于预放大与信号放大电路之间，一个简单的无源高通滤波电路如图3所示。

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其特征频率(转折频率)计算为：

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经过高通滤波后心电信号采集电路设计，可X以大大削弱0．03 Hz以下因呼吸等引起的基线漂移程度，心电信号低频端也就相应地取该频率。

3．4 补偿电路(抵消人体信号源中的各种噪声)

引入补偿电路，是为了抵消人体信号源中的干扰(包括工频干扰)。引入补偿电路的方法：在前级放大电路的反馈端与信号源地端建立共模负反馈，为提高电路的反馈深度，将反馈信号放大后(仍采用OP07)接人信号源参考端，这样可以最大限度地抵消工频干扰。引入的这种电路形式，根据其结构和功能，可形象地将其称为“反馈浮置跟踪电路”。

3．5 整个电路系统的框图结构

整个电路系统的原理框图及信号流程如图4所示。

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3．6 实际电路系统原理图

最后的综合电路如图5所示。图中U1单元为AD620前置放大；U2为反馈浮置跟踪部分；U3为第二级放大输出部分。

该电路的增益估算为：

第一级放大：

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