简易心电图仪报告Word下载.docx
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本设计对采集的心电信号进行放大、滤波，最后将其清晰稳定地显示在双踪示波器上。
所设计的放大电路要求具有高增益、高共模抑制比、低噪声、低漂移，因此在放大电路中采用仪表放大电路提高系统的性能指标要求。
引言;
本题是用铜片来检测人体的心电信号，然后将测量到的缓慢变化的微弱心电电信号进行放大处理,根据题目要求,系统可由以下几个部分组成:
稳压电源、前置放大、信号滤波、后级放大部分。
其中前置放大用集成仪表放大器INA102，其外围元件少，增益可控，共模抑制比高，滤波采用低通滤波，后级放大用同相比例运算电路，很容易就能做到题目要求的1000倍放大倍数。
其中运放用op07，该运放噪音低，可有效的达到题目的技术指标。
一、方案设计
1.系统框图
2、方案比较与选择
2.1前置放大
前置放大模块在整机中处于非常重要的地位，其性能决定了整机的主要技术指标。
前置放大模块应满足高输入阻抗、高共模抑制比、低噪声、低漂移的要求。
方案一：
采用分立元件构成仪表放大电路，输入端用运放构成差动放大器，加入电压串联负反馈，这样其输入阻抗很高，这样就可以忽略人体阻值的变化。
只要参数得当，增益很容易达到80dB以上。
方案二：
采用集成仪表放大器INA102或者INA103等芯片,外围电路少,增益容易控制,增益最小90dB,各项都符合要求.
由于集成芯片暂时缺失,本设计采用方案一.
2.2低通滤波
方案一:
由于心电信号具有脉冲波形的特性,为保证不是真的放大,必须考虑滤波器的相位特性.只有贝塞尔滤波器满足相位要求.具体用分散选频式结构带通滤波器,其抗干扰能力强.
方案二:
题目对高频响应截至频率没有提出要求,故可选用较简单的二阶集中选频式的低通滤波器.
本设计采用方案二.
2.3.后级放大
用一般的通用型运放构成同相比例元算电路，很容易就能控制其放大倍数。
如ua741，lm324等。
用精密型的运放，在弱信号放大的过程中，精密型的，如ne5532能够有效的减小失真幅度，该方案很容易就能达到最大输出电压的指标。
本设计采用方案二。
2.4自制稳压电源
用分立元件构成串联稳压电源电路，电路比较复杂。
方案二;
采用三端集成稳压器7815，7915，输出正负15伏电压，简单，可靠。
二、设计实现
1.单元电路设计
1.1前置放大
前置放大电路有两部分构成：
三运放构成的仪表放大电路可解决干扰等问题。
根据运放虚短和虚断的工作原理，从图中可得
图1.1仪表放大电路
电路的第一级为电压串联负反馈放大，输入电阻很高，信号源内阻Rs1和Rs2变化的影响几乎可以忽略不计。
如果A1和A2特性相同，且两个R2相等，则u3和u4中的共模成分也相等，电路总的共模抑制特性取决于A3构成的差分放大电路。
A1，A2在深度负反馈下输出电阻极低，其差异与R3相比可以忽略不计。
只要选择高共模抑制比的A3并仔细匹配R3和R4，电路的共模抑制比很容易达到80dB以上。
1.2低通滤波器
由于心电信号能量主要集中在0.05HZ-100HZ频带内，人体心电信号稍大于0.5hz，也就是一分钟跳30次，0.05hz以缩小了十倍，忽略下限频率没太大影响，所以我们设计了低通滤波电路。
基本框架如图
图1.2低通滤波器
1.3后级放大
后级放大我们用“运放之皇”NE5532构成同相比例运算电路，在前级放大我们很容易放大100倍，题目要求1000倍，所以后级我们只需放大十倍即可。
图1.3后级放大电路
1.4稳压电源
图1.4稳压电源
2．仿真测试
2.1前置放大
图2.1仪表放大电路
2.2低通滤波器
图2.3二阶低通滤波器
2.3后级放电路
图2.3同比例运算电路
2.4稳压电源
图2.4稳压电源
三、结论
通过仿真测试,本系统基本上达到了各项要求.但由于第一次做这种全面的设计,经验不足,时间仓促等原因,发挥部分没有做.另外由于我们使用的电极铜片,引线均为一般,所以心电信号扑捉不够精准.整体上还不错.
四、附录
附1.元器件清单
器件名称
规格型号
数量
运放
Op07
Ua741
Ne5532
3
1
电容
1UF
2200UF
33ONF
144.5nf
108.4nf
2
底座
8脚
5
电阻
20K
10K
2K
18K
1.8K
404
10
万用板
二极管
9cm*15cm
In4007
附2.实物照片
正反面实物图
五、参考文献
1.《模拟电子线路基础》，吴运昌著，广州：
华南理工大学出版社，2004年；
\
2.全国大学生电子设计大赛硬件电路精解陈永真韩梅陈之勃电子工
2009.4
3.全国大学生电子设计竞赛培训系列教程——模拟电子线路设计电子工业出版社2007.5
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