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《簡(jiǎn)易心電圖儀設(shè)計(jì)報(bào)告》由會(huì)員上傳分享,免費(fèi)在線閱讀,更多相關(guān)內(nèi)容在教育資源-天天文庫(kù)。
1、生物醫(yī)學(xué)工程學(xué)院電子技術(shù)綜合實(shí)驗(yàn)室課程設(shè)計(jì)報(bào)告題目:簡(jiǎn)易心電放大儀指導(dǎo)教師:年級(jí):專業(yè):學(xué)號(hào):姓名:學(xué)號(hào):姓名:一、設(shè)計(jì)要求與技術(shù)指標(biāo)設(shè)計(jì)制作一臺(tái)簡(jiǎn)易心電圖儀,用于測(cè)量人體心電信號(hào)并在示波器上顯示,其示意圖如圖1所示。圖1簡(jiǎn)易心電圖儀示意圖導(dǎo)聯(lián)電極說(shuō)明:(1)LA(左臂),RA(右臂),RL(右腿)。(2)心電信號(hào)(標(biāo)準(zhǔn)I導(dǎo)聯(lián))的電極接法:RA接放大器反相輸入端(-),LA接放大器同相輸入端(+),RL作為參考電極,接心電放大器參考點(diǎn)。(3)RA、LA和RL的皮膚接觸電極分別通過(guò)1.5m長(zhǎng)的屏蔽導(dǎo)聯(lián)線與心電信號(hào)放大器連接。技術(shù)指標(biāo)(1)制作一路心電信號(hào)
2、測(cè)量放大器,其技術(shù)指標(biāo)如下:(a)電壓放大倍數(shù)1000,誤差±5%。(b)-3dB低頻截止頻率0.05Hz。(c)-3dB高頻截止頻率100Hz,誤差±10Hz,在200Hz處的衰減310dB。(d)通帶內(nèi)響應(yīng)波動(dòng)£3dB。(e)共模抑制比360dB。(f)差模輸入電阻35MΩ。(2)按標(biāo)準(zhǔn)I導(dǎo)聯(lián)的接法進(jìn)行實(shí)際的心電圖測(cè)量,能在示波器上較清晰地顯示心電波形。標(biāo)準(zhǔn)I導(dǎo)聯(lián)心電波形的示意圖如圖2所示。圖2心電波形示意圖(3)實(shí)際測(cè)量心電圖時(shí),放大器的等效輸入噪聲(包括50Hz干擾)<400μV(峰-峰值)。二、總體電路框圖電路設(shè)計(jì)共五個(gè)部分組成第一是由前置放
3、大器,這一級(jí)增益選在20倍左右。第二是屏蔽驅(qū)動(dòng)電路,采用右腿驅(qū)動(dòng)電路,它不僅可以消除電路中的共模信號(hào),還可以提高工模抑制比。第三是由濾波電路組成。由于心電信號(hào)頻率在0.05—100hz以內(nèi),所此電路要將這頻帶以外的信號(hào)都濾除。第四是由50hz的限波電路組成,這主要采用雙T帶阻濾波電路。第五是后級(jí)放大電路,前置放大電路放大倍數(shù)為100-200左右,這一級(jí)還需要放大6—10倍左右??傮w框圖如下圖所示:前置放大為20倍,高通濾波為二階巴特沃斯型濾波器通帶放大倍數(shù)為1.6倍,低通濾波為四階巴特沃斯濾波器通帶放大倍數(shù)為1.6*1.6=2.56倍,后級(jí)為反向放大電
4、路放大倍數(shù)為12倍,總共放大倍數(shù)為A=20*1.6*1.6*1.6*1.6*12.2=1000倍三、設(shè)計(jì)方案與方案比較一)、前置放大電路(1)根據(jù)心電信號(hào)的特點(diǎn),前置級(jí)應(yīng)該滿足下述要求:1)高輸入阻抗。被提取的心電信號(hào)是不穩(wěn)定的高內(nèi)阻源的微弱信號(hào),為了減少信號(hào)源內(nèi)阻的影響,必須提高放大器輸入阻抗。一般情況下,信號(hào)源的內(nèi)阻為100kΩ,則放大器的輸入阻抗應(yīng)大于1MΩ。2)高共模抑制比CMRR。人體所攜帶的工頻干擾以及所測(cè)量的參數(shù)以外的生理作用的干擾,一般為共模干擾,前置級(jí)須采用CMRR高的差動(dòng)放大形式,能減少共模干擾向差模干擾轉(zhuǎn)化。3)低噪聲、低漂移。主
5、要作用是對(duì)信號(hào)源的影響小,拾取信號(hào)的能力強(qiáng),以及能夠使輸出穩(wěn)定。(2)方案的選擇方案(一):三運(yùn)放儀用放大電路如圖3所示的同相并聯(lián)三運(yùn)放結(jié)構(gòu),這種結(jié)構(gòu)可以較好地滿足上面三條要求。A1、A2構(gòu)成放大器的第I級(jí),主要用來(lái)提高整個(gè)放大電路的輸入阻抗。第II級(jí)采用差動(dòng)電路用以提高共模抑制比。將A3、A4兩個(gè)同相輸入運(yùn)放電路并聯(lián),再與A5差分輸入串聯(lián)的三運(yùn)放差分放大電路。根據(jù)虛短、虛斷的概念,不難分析A3、A4前置放大電路僅對(duì)差模信號(hào)有放大作用,差模放大倍數(shù)為(R3+2R1)/R3倍。這樣的電路有以下幾個(gè)優(yōu)點(diǎn):a.A3、A4提高了差模信號(hào)與共模信號(hào)之比,即提高了
6、信噪比,因差模信號(hào)按差模增益比放大,遠(yuǎn)高于共模成分(噪聲);b.決定增益的電阻(R1、R2、R3)對(duì)共模抑制比CMRR沒(méi)有影響,因此電阻的容差不重要,R1、R4的失配僅使兩輸出端之間的差模增益失配,與CMRR相比,這一點(diǎn)并不重要。電路的另一個(gè)特點(diǎn)是對(duì)共模輸入信號(hào)沒(méi)有放大作用,共模電壓增益接近于零。這個(gè)因素不僅與實(shí)際的共模輸入有關(guān),而且也與A3和A4的失配電壓和漂移有關(guān)。如果A3和A4有相等的漂移速率,且向同一方向漂移,那么漂移就作為共模信號(hào)出現(xiàn),沒(méi)有被放大,還能被第二級(jí)抑制。這樣對(duì)于A3和A4的漂移要求就會(huì)降低。A3和A4前置放大級(jí)的差模增益要做得盡可
7、能高,相比之下,第二級(jí)(A5)的漂移和共模誤差就可以忽略,對(duì)放大器的要求就可以大大降低。當(dāng)R4=R5,R6=R7+RP時(shí),兩級(jí)的總增益為兩個(gè)差模增益的乘積,即:Avd=((R3+2R1)/R3)(R6/R4)由此可知,上述電路具有輸入阻抗高,共模抑制比高等優(yōu)點(diǎn),可作為通用儀用放大器使用。圖3三運(yùn)放儀用放大器方案(二)利用AD620來(lái)設(shè)計(jì)放大電路AD620是一種只用一個(gè)外部電阻就能設(shè)置放大倍數(shù)為1~1000的低價(jià)格、低功耗、高精度儀表放大器。它體積小,為8管腳的SOIC或DIP封裝;供電電源范圍為±2.3V~±l8V;最大供電電流僅為1.3mA。AD62
8、0具有很好的直流特性和交流特性,它的最大輸入失調(diào)電壓為5OμV,最大輸入失調(diào)電壓漂移為lμV/