简易心电图仪设计__培训课件.ppt

题目解析 二、设计重点与方法 1．基本要求 2)有源滤波器设计 ②贝赛尔滤波器电路。 如果需要更陡峭的截止特性，可将两个滤波电路级联，组成四阶贝塞尔滤波器。所有的阻容元件参数都应按四阶滤波电路计算。 题目解析 二、设计重点与方法 1．基本要求 3)低噪声稳压电源设计 由于题目要求“输出电压动态范围大于±10V”，所以放大器供电稳压电源选用±12V或±15V。 用普通集成三端稳压电路直接构成稳压电源难以达到题目提出的“3mV(峰—峰值)”噪声要求。需要在集成三端稳压电路外增加放大环节，才能进一步抑制噪声，图示的为正电源电路一例。负电源可采取类似的设计。 系统分析 一、系统总体方案设计 系统分析 二、前置放大电路设计 整个系统的核心部件。决定了整机的主要技术指标。前置放大器要求噪声尽可能低，抗干扰尽可能强和共模抑制比KCMR尽可能高。 1．前置主放大器设计及参数计算 在本系统中前置放大器直接采用低噪声、高共模抑制比、高输入阻抗、低功耗的高性能双仪表放大器INA2128。 系统分析 二、前置放大电路设计 A、B两路放大器差模放大倍数按下式计算 本级放大倍数不宜取得过大，它要承担整机抗干扰重任， 故可选AuA=40。于是RGA=1.282k?。 2．抗干扰措施 本题干扰环境非常恶劣，输入的有用信号极微弱，故抗干扰问题显得难解决。本系统采用如下抗干扰措施。 系统分析 二、前置放大电路设计 1)采取电磁屏蔽措施，防止干扰信号进入系统 根据题意，传感器至心电图仪有1.5m的信号传输线，另外传感器的感应铜片与人体紧密接触，人体就是一个干扰源的接收天线。为防止干扰，信号传输线必须采用屏蔽线。同时加装空间隔离(心电仪放大器部分加屏蔽盒)、电源隔离(供电部分滤波性能要好)、地线隔离、数／模隔离(数字部分供电部分和地线与模拟部分加退耦网络)等，防止干扰信号从放大器的入口处、从空间、从电源线、从地线进入心电仪放大器内。 2．抗干扰措施 系统分析 二、前置放大电路设计 2)防止干扰信号在对称点处形成差模信号 采用电磁屏蔽措施，只能使进入放大器的干扰信号减小，不可能完全排除干扰信号“入侵”，因为干扰信号是无处不有，无时不在，无孔不入。例如说，你可以将信号传输线加以屏蔽，放大器加装屏蔽盒，但不能将临床的病人也用金属盒屏蔽起来。而且人体的姿态不同其感应的信号也不一样，且两路感应的干扰信号在幅度和相位上也不一定相同。若在差分放大器的输入端口处存在干扰信号的差信号，经过后面的放大电路，同样得到放大。 2．抗干扰措施 系统分析 二、前置放大电路设计 2)防止干扰信号在对称点处形成差模信号 为了使输入到INA2128输入端口处(即1脚与2脚)不形成干扰差信号，必须使两条传输线平行放置。且线的型号、规格、长度均一样，甚至人体卧床的姿势也要对称，例如左、右两手垂直。 要保证干扰信号在放大器对称点处(A与A’，B与B’)不形成差信号，就应该保证INA2128的内部参数和外接电阻完全对称。 内部电路对称已由集成芯片保证了，外部对称靠结构、工序给予保证。 系统分析 3)提高放大器的共模抑制比KCMR 选择高共模抑制比集成仪用放大器INA2128，它的KCMR≥120dB。如果想进一步提高KCMR的值，可以在保持差模电压放大倍数的前提下，引入共模电压负反馈，使共模放大倍数进一步减小，从而使KCMR进一步提高，其效果非常明显。 系统分析 三、简单RC高通滤波电路设计（略） 四、贝塞尔滤波器电路设计（略） 五、稳压电源设计 系统分析 五、稳压电源设计 当加入抑制噪声网络后，若某一个时刻t使A点输出一个正极性噪声，经R4、C2耦合至B也为正极性，经过反相放大后，使C点电位下降，于是加在运放A1同相端的电位下降，使F点电位比不加抑制网络时下降得更大。 于是控制调整管 使A点的噪声幅度下降。而反馈抑制网络由于C2的存在，对直流成分不起作用。 简易心电图仪设计 (2004年湖北省大学生电子设计竞赛B题) 题目要求 一、任务 设计制作一个简易心电图仪，可测量人体心电信号并在示波器上显示出来 导联电极说明： RA—右臂；LA —左臂；LL —左腿；RL —右腿。 第一路心电信号，即标准I导联的电极接法：RA接放大器反相输入端(-)，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(-)，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。 RA、LA、LL和RL的皮肤接触电极