〈新〉简易心电图仪.doc

题目：简易心电图仪 姓名：昌磊 学号：20121004148 班级：076121 摘要：本简易心电图仪由前置放大电路、抑制共模信号电路、低通滤波电路、工频 50Hz的带阻滤波电路及数字信号处理、存储模块构成。本设计前级采用差分式仪表放大器INA128,用于放大在人体体表采集的微弱心电信号，中间级采用双T陷波滤除50Hz工频干扰，再经过高通、低通滤波和末级放大实现心电信号的测量。并使用MSP430单片机AD采样，将采样信号存储到flash中存储，再通过DA转换输出到示波器，可以形象直观地反映心电信号，并且通过键盘控制实现心电波形回放功能。 关键字z的带阻滤波电路及数字信号处理模块构成。 1.输入导联模块 （1）导联方式 为了满足临床诊断的要求，对ECG的电极位置和引线以及与放大器的连接方式有统一规定，称为心电图的导联系统。目前广泛应用的是12导联系统。其中，又分为双极肢体导联、单极肢体导联、单极胸前导联。考虑到题目要求，我们仅采用双极肢体导联。这种导联方式又称标准导联，其具体的连接方式如图1.1所示。 图1.1 标准导联示意图 （2）抑制干扰 此模块设计方案中引入屏蔽驱动和右腿驱动，以提高系统的共模抑制能力，进而使系统抑制干扰的能力大大增强。 ①有源屏蔽驱动。有源屏蔽驱动电路可以用来消除共模电压。为病人做心电检测时，电极与心电图机的前置放大器（或缓冲放大器）之间是由多股电缆线（导联线）连接的，导联线的中芯线与屏蔽之间存在着一定数量的分布电容C的存在，会降低整机的输入阻抗，由于各屏蔽分布电容数值不可能一致，造成各缓冲放大器的输入阻抗不平衡，致使放大器的共模抑制比降低?。屏蔽驱动对于减少50Hz共模干扰也很有用。 ②右腿驱动。体表驱动电路是专为克服人体承载的共模干扰（主要是50Hz共模干扰），提高CMRR而设计的，原理是采用以人体为相加点的共模电压并联负反馈，其方法是取出前置放大级中的共模电压，经驱动电路倒相放大后再加回体表上，所以称为右腿驱动。 ? 2. 前置放大模块 心电图仪的前级放大器前置放大在整机中处于非常重要的地位，决定了整机的主要技术指标。ECG前置放大器要求噪声尽可能低和共模抑制I级，主要用来提高整个放大电路的输入阻抗。第II级采用差动电路用以提高共模抑制比。将A3、A4两个同相输入运放电路并联，再与A5差分输入串联的三运放差分放大电路。当R3=R4，R5=R6时，两级的总增益为两个差模增益的乘积，即： Avd=(（Rp+2R1）/Rp)(R6/R4) 图2. 1 运放仪用放大器 方案二：利用INA128来设计放大电路。选用低功耗(最大供电电流仅为1.3mA)、高精度仪表放大器INA128。INA128为差分输入，能确保高增益精密放大所需的低失调电压、低失调电压漂移和低噪声等性能指标，故可用于精确的数据采集系统，作为各种微弱信号的前置调理器。 比较上述两种方案，方案一方案二方案二z工频信号，再将其送到由0.05Hz高通滤波器和100Hz低通滤波器组成的带通网络滤除有效频带以外的肌电干扰信号。经过此三级滤波电路组成的滤波网络后，得到较为光滑的心电信号波形。 比较上述两种方案，考虑到工艺，所用器件，以及抑制干扰的效果，本设计采用方案二方案一：方案二： 方案三： 比较上述三种方案，方案一方案二方案 三、主要单元电路设计 1.稳压电源部分(见附录1) 2.前置放大电路 前置放大器的核心器件采用INA128，计算公式为G=50K/Rg+1。INA128的主要特点是低偏置电压、低温度漂移、低输入偏置电流、高共模抑制和低噪声，只用一只外部电阻就能设置放大倍数l～l000。 图3.2.1是INA128在前置放大电路中的应用，取Rg为5.6K，则前级的放大倍数为9.93倍。这里的源阻抗可高达1MΩ。 图3.2.1 右腿驱动前置放大电路z工频陷波器 陷波电路实际上是一个窄带带阻滤波器，其陷波频率由双T网络决定。采用如下图所示是有源双T带阻滤波器，该电路的Q值随着反馈系数β（0β1）的增高而增高，取截止频率为46.8Hz~53.2Hz 的带阻滤波。 图3.3.1 50Hz工频陷波器原