《模拟电子技术基础》课程设计-心电图仪设计与制作.docVIP

课程设计任务书 学生姓名： 专业班级： 通信工程 指导教师： 工作单位： 信息工程学院 题 目: 心电图仪设计与制作 初始条件：模拟电子技术基础知识、会使用Multisim进行仿真分析. 要求完成的主要任务: 制作一路心电信号放大器，技术指标如下： a．电压放大倍数：1000，误差： (5％； －3dB低频截止频率：0.05Hz（可不测试，由电路设计予以保证）； －3dB高频截止频率：Hz，误差：(5Hz； 频带内响应波动：(3dB之内； 共模抑制比：60dB（含1.长的屏蔽导联线，共模输入电压范围：(7.5V）； 输入电阻：5MΩ（可不测试，由电路设计予以保证）；摘 要 3 引 言 4 1 设计方案比较 5 1.1 光电效应手指脉搏传感器 5 1.2 压电陶瓷式脉搏传感器 6 1.3 铜片式脉搏传感器 6 2 单元电路设计 8 2.1 前置放大部分 8 2.2 带通滤波电路 11 2.3 后级放大电路 12 3 仿真结果及分析 13 3.1 前置放大电路部分仿真 13 3.2 带通滤波部分仿真 13 3.3 放大部分仿真 14 3.4 整体电路仿真 15 4 总结 17 5 元件清单 18 6 参考文献 19 摘 要 本文主要介绍了如何应用放大电路，抑制共模信号电路，低通滤波电路及后级放大电路设计简易心电图仪.本文还介绍了心电信号的特点及其对放大电路的要求.对于具体的单元电路设计也做了简要介绍. Abstact This paper mainly introduces how to apply the amplifier circuit and suppress common mode signal circuit,low-pass filter circuit and after-class amplifier design simple Electrocardiograph.This article also describes the characteristics of ECG and its impact on amplifier requirements.With regard to the specific circuit design unit also made a brief introduction. 引 言 心电图是临床疾病诊断中常用的辅助手段.心电数据采集系统是心电图检查仪的关键部件.P波QRS波群T波正常P波的宽度不超过0.11s，最高幅度不超过2.5mm正常人最高不超过0.10s。T波不应低于R波1/10 心电信号图  由于心电信号中通常混杂有其它生物电信号,加之体外以50Hz工频干扰为主的电磁场的干扰,使得心电噪声背景较强,测量条件比较复杂.为了不失真地检出有临床价值的干净心电信号,往往要求心电数据采集系统具有高精度、高稳定性、高输入阻抗、高共模抑制比、低噪声及强抗干扰能力等性能 图1-1 利用指套式光电传感器，指套式光电传感器的换能元件用硅光电池.由于心脏的跳动,引起手指尖的微血管的体积发生相应的变化，当光通过手指尖射到硅光电池时,产生光电效应,这样就把人体的脉搏转换为相应于脉博的电信号, 方便检测. 一级放大电路部分:采用运放LM324作为放大芯片,把指尖取出的极微弱的0.1uA～3 uA的电流放大约20倍. 昂二阶低通滤波部分: 按人体脉搏在最高跳动次数240 次/min 计算，据归一化法设计低通放大器，-3dB截止频率为14HZ. 电源部分采用电池供电. 其优点是,电路结构简单,易于制作. 但缺点是,光电效应手指脉搏传感器价格贵,且入射光强太强时,会使输出饱和. 此外,由于缺少陷波部分的设计,50HZ的工频信号会给电路带来极大干扰,使输出信号失真. 1.2 压电陶瓷式脉搏传感器 图1-2 选用压电陶瓷片HTD作为传感器，把人体的脉搏震动转换成为电信号输入到放大整形电路的输入端口DSP处理器达不到要求. 电源部分采用7805和7905输出正负五伏直流电压为运算放大器供电. 1.3 铜片式脉搏传感器 图1-3 铜片式脉搏传感器的原理与压电陶瓷类似,由于铜片的形变产生相应的电信号. 其优点是价格低廉,但缺点是极易受到干扰. 前置放大电路选用仪用放大器作为前置放大器 由于人体心电信号十分微弱,噪声背景强且信号源阻抗较大,加之电极引入的极化电压差值较大(比心电差值幅度大几百倍),因此,通常要求前置放大器具有高输入阻抗、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等性能, 具有高输入阻抗、低噪音、高精度、较高建立时间、低功耗等特性,共模抑制比,非常适合作为医疗仪器前