信号调理电路说明.doc

信号调理电路说明 信号特征： 肌电信号的特征为频率低，能量主要的集中频段为3~60HZ；幅度小，为uF级信号；人体阻抗环境下会不断变化，最高可达2M?，所以要求一级放大的输入阻抗非常高；在提取过程中伴有非常大的从人体引入的50HZ工频干扰，而且刚好在我们所需要分析的信号的频段内，这就对了我们的前级采集电路提出了很高的要求。 芯片选型： 仪表放大器由于其内部精密匹配的电阻可以提供非常高的共模抑制比，且输入阻抗大，满足我们的要求，我们采用了TI公司的INA128及AD公司的AD8221两种芯片具体实现。由于系统为锂电池供电，所以要求芯片必须有轨到轨输入输出，为精密运算放大器，具有低噪声和低失调电压，且最好可以满足低电压供电，我们验证后采用了TI公司的LMP7704四通道运放以满足我们系统要求。 一级差模放大及共模抑制 由于需要非常高的共模抑制以降低50HZ工频共模信号的干扰，且需要将双端输入转为单端输出，由于仪表放大器可以很好的满足上述两个要求，我们一级放大器拟采用仪表放大。 我们实际实验了两种方案，一种是TI公司的INA128，一种是AD公司的AD8221，验证后发现，AD8221在使用的过程中稳定性更高，效果更显著，所以我们采用AD8221仪表放大作为我们的一级放大电路，如图1.3.1所示。 图1.3.1 二级仪表放大 由于一级放大之后低频噪声仍十分明显，我们的二级放大依旧采用仪表放大。我们需要的信号为交流信号，在两级之间需要隔直电路，实际验证之后发现隔直电路之后INA128的效果较AD8221效果更好，所以采用INA128作为我们的二级放大，如图1.3.2所示。 图1.3.2 直流偏置调节电路 由于采集到的信号为交流信号，经放大、滤波、降噪后直接输入到AD采集，但AD不能采集负电压信号，所以我们需要给信号提供合适的直流偏置以满足AD的要求。由于AD采集的电压范围为0~3.3V，所以我们提供的直流偏置大概为1.6V左右，通过加法器实现，如图1.3.3所示。 4、50HZ陷波器电路 由于采集出的信号的50HZ工频依旧非常大，所以我们需要通过滤波降低50HZ的噪声。我们采用两个运放，4阶50HZ陷波来实现，由于电容的容差对陷波频率影响很大，所以在多次调节之后，我们得到比较好的陷波效果，如图1.3.3所示。 二阶低通滤波器电路 由于采集到的信号当中不仅包含肌电信号与工频信号，还会有耦合及电路自身产生的噪声信号。我们所需的信号频段为3~60HZ，；所以对于较高频的噪声信号可以通过低通滤波滤除。而且为了满足后期AD采样的需要，此滤波器也作为AD的抗混叠滤波器以满足频谱混叠区在AD精度以下的要求。为保证信号质量，需要滤波器通带内尽量平坦且滚降率较大，为此我们采用Sallen-Key结构的巴特沃斯二阶低通滤波器具体实现，如图1.3.3所示。 图1.3.3