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作业电路分析 已交作业：孙桦 、梅燕华、徐婷婷、王凯芸 生物电放大器中的共模干扰的主要来源和消除方法 工频干扰来源 人体在电磁场中的感应电流（位移电流）造成的共模干扰； 上述共模干扰转变成差模的干扰：主要是电极阻抗和电路对称性的不一致； 电源电压的纹波 共模干扰的消除方法 减小接地阻抗 提高输入阻抗 减小电极阻抗 屏蔽电极引线（接地） 整体接地（屏蔽室） 屏蔽驱动 右腿驱动 减小电极引线的包围面积（双绞线） 滤波 提高电路的对称性 电气隔离（去除电源纹波的方法之一）：DC-DC和接地浮动 配对光电管隔离 输入运放A1上的发光二极管CR1和光电二极管CR2组成负反馈，所以i1=vi/RG。两个光电二极管是配对的，产生相同的光电效应，i2=i1=ii。运放A2实际上是一个电流–电压转换器，vout=i2RK，所以，vout=viRK/RG。电路的线性仅取决于光电二极管的一致性。 DC-DC转换器 注意两个运放的供电是不同的，+V由仪器电源直接供电，而?V’一般是由?V通过DC-DC转换器提供的。转换器实际上是将一起电源提供的直流电斩波成400到900kHz的方波，通过变压器线圈后再整流成直流电提供给隔离部分，V和V’之间的电能是靠磁场传递的，没有直接的电气连接，两者的接地也是没有连接的。 数字电路的隔离 以上信号通路的电气隔离都是在模拟部分进行，实际上随着元器件的集成度提高和耗电量的减少，可以将光电隔离放在A/D转换之后，也即对各总线进行隔离。由于仅有0、1两种状态，光电转换就没有线性问题。对放大器前级的控制也更加方便。 高电压保护 有可能同时使用除颤器或电刀等设备，这会在电极之间形成高压冲击，造成仪器设备的破坏。所以，生物电放大器还需对此有保护，除了保护设备以外，也间接对病人提供保护，因为仪器的输入级受损后有可能会产生有害的电流。 限压和限流器件 信号采集（A/D转换） ADC中的两个主要过程： 采样 量化。 将连续的模拟信号转换成离散的数字信号有可能会造成一定的失真和误差，信号采集必须将这种失真和误差控制在适当的范围之内 与信号调理有关的主要考虑采样频率和量化误差。 采样的时间间隔 采样是指每隔T秒所记录的x(t) 的幅值。设x(t)是模拟信号，将采集到的幅值用x(kT)表示，其中k表示数据序列中的采样位置，k=0,1,…N-1，（N是数据序列总的采样数）。T称为采样间隔，采样率为1/T（Hz）。 采样定理 采样率必须符合相农(Shannon)采样定理，即对于连续信号f(t)，采样频率fs必须大于或等于信号的最大频率fmax的两倍，即fs≥2fmax。fs/2称为纳奎斯特频率（Nyquist frequency）。 由于在实际的生物电信号检测分析中，信号中往往混有高频噪声，需要用低通滤波器滤除信号中的高频成分以保证没有高于纳奎斯特频率的成分，而且采样频率一般取信号最高频率的3-5倍，甚至10倍。 心电的频谱 采样率100Hz。50Hz以上的频率成分会产生混叠。 采样率过低造成的信号失真 * * 电气隔离电路常称为“浮地”电路。除了信号和电源要隔离以外，所有对隔离级的控制线也进行电气隔离。 DC-DC V’+ V’- V+ *