心电交流设计报告

心电交流设计报告 一、设计目的 心肌是由无数个心肌细胞组成，由窦房结发出的兴奋，按一定的途径和时程，依次向心房和心室扩布，引起整个心脏的循环兴奋。心脏各部分兴奋过程中出现的电位变化的方向、途径、次序、和时间均有一定的规律。由于人体为一个容积导体，这种电变化也必须扩布到身体 表 关于同志近三年现实表现材料材料类招标技术评分表图表与交易pdf视力表打印pdf用图表说话 pdf 面。鉴于心脏在同一时间内产生大量的电信号，因此，可以通过安放在身体表面的胸电极或四肢电极，将心脏产生的电位变化以时间为函数记录下来，这种记录曲线称为心电图，如下图所示。表中列出了图中各种波的电压幅度和持续时间 波形名 电压幅度(mv) 时间(s) P波 0.05-0.25 0.06-0.11 Q波 < R波的1/4 < 0.03-0.04 R波 0.5-2.0 --- S波 --- 0.06-0.11 T波 0.1-1.5 0.05-0.25 P-R段 与基线同一水平 0.06-0.14 P-R间期 --- 0.12-0.20 ST段 水平线 0.05-0.15 Q-T间期 --- < 0.4 对于心电信号的检测可以通过一个高共模抑制比、低噪声、安全性高的电路实现。可以通过它的检测来达到临床上的用途。 二、整体设计: 1.总体参数:输入阻抗1000MΩ左右，电路的总增益在500倍左右，电路中采用两级放大，前级放大200倍，后级放大5倍左右。频率范围为0.05Hz——100Hz，共模抑制比在80dB以上。 整体设计的框图如下: 光电隔离 前置放大电路 信号输入 后置放大电路 滤波器 陷波器 三、单元电路的设计: 1.前置放大器: 该前置放大器应用MAX1494作为前置放大器的核心元件它具有许多优良的性能:1000MΩ的输入阻抗有利于抑制电极噪声;100dB以上的共模抑制比有利于 抑制50Hz的工频干扰;起轨至轨的特性在低电压电源工作时可实现较高的增益值;工作电流只有93μA和最低2.7V的工作电压，很容易实现隔离放大，有利于抑制50Hz泄漏电流干扰和电场干扰。 它的外部引脚和内部结构图为: 由于后来申请的MAX4194没下来，所以买了AD620代替其使用。它的参数(内部电路和管脚图跟MAX4194一样): V供电?2.3,?18V 最低100dB的CMRR(G=10) 高输入阻抗1000MΩ 0.6 mV/?电压漂移 120 kHz 带宽(G,100)。 前置放大器的整体图如下: 在上图所示的前置转化电路中，除了应用到MAX4194外，在输入端采用了保护电路，它的作用是保护仪器，在临床使用的时候会有很高的电压输入，如果不加保护电路，必然损坏后部电路，采用四个二极管构成的如图所示的电路，就可以抗击5KV的高压。后面还接有无源高通滤波器，可以抑制电极化噪声，同时还可以最大限度的提高前置放大器的增益。该前置放大电路的采用右腿驱动电路，可以大幅度的提高抑制共模干扰的能力 。采用共模驱动电路可以避免无源滤波器和保护电路的元件参数不匹配所带来的共模干扰变差没干扰的问 题 快递公司问题件快递公司问题件货款处理关于圆的周长面积重点题型关于解方程组的题及答案关于南海问题 ，同时可以提高共模输入阻抗。 参数设计: , MAX4194具有轨,轨的特性，放大器输入端设计有高通滤波器，可以抑制 极化电压，MAX4194的失调电压不到100μV，因此取增益为100。据 MAX4194的增益计算 公式 小学单位换算公式大全免费下载公式下载行测公式大全下载excel公式下载逻辑回归公式下载 50K, AG=1+ RG 可算得RG=505..1,取RG=500Ω。 , 保护电路要求在输入出现5KV高压时不会损坏电路，二极管D1——D4选 用低漏电型二极管IN4148，其最大允许通过的电流为100mA，因此，限流 保护电阻R1和R2为50KΩ。 , 无源高通滤波器的截至频率为0.05Hz,取R3=R4=10M Ω,同时可计算得 C3=C4=0.64μF，根据可选择的电容值，所以选C3=C4=0.68μF。 , LM324可以工作在2.5V的单电源或在?1.25V的双电源，可选用于共模驱 动电路和右腿驱动电路。 , 取R5,10KΩ,RF=10MΩ,CF=4700pF(CF的作用是使右腿驱动电路稳定)。 R0,100KΩ。 2、光电隔离: 这是书中提供的一种光电隔离电路，前级电路把输入电压信号转换成与之成正比的电流信号，经光电耦合器耦合到后级，光电耦合器中的硅光敏三极管输出的电流信号，运放A2把电流信号转换成电压信号。图中使用三极管T补偿光电耦合器件的非线性。在实验中，采用了TLP521,1和LM324构成下图所示的电路，其中参数选择为:R1=R2=R3=10 KΩ。 3、陷波器: 陷波器如下图 这部分电路的作用是用来限制50Hz的电场干扰信号，它是一种基于RC双T网络的二阶带阻陷波器。截止频率的计算公式为: 1R,2,fC 其中的令f=50Hz，设C=0.01μF ，R=31KΩ.R1=10KΩ,R2=1KΩ。 4、低通滤波器 低通滤波器采用的是三阶巴特沃斯滤波器，它的优点是在通带内幅频特性曲线比较平坦，而且三阶也可以达到较陡的衰减特性。它的作用是滤除调100Hz以上的信号。 根据归一化公式: C的归化值,化值,,2,fC,00 Z,0 设截至频率为100Hz，设R=10KΩ,可算得C2=0.22μF,C1=0.56 μF，C3=0.033μF。 在实验中发现，三阶的滤波器效果不是很理想，所以后改成了四阶的，效果不错。根据归一化法算出它的参数为:R1=R2=R3=R4=5KΩ,C1=0.33μF, C2=0.33 μF ,C3=0.82μF,C4=0.11μF. 5、后级放大电路: 后级放大电路是采用的是一般的反相放大电路，由于电路要求，在该级放大8倍，可以使Ri=10KΩ,R0=80KΩ。由于在后来的实验过程中发现光电耦合部分带来了放大2.3倍左右的增益，所以该级放大为 4倍左右，因此选了R1=20KΩ,R2=82KΩ。 6、电源转换电路 在如下图所示的电路中，其中前面的一部分是用来进行桥式整流，而后面的7805和7905用来输出正负5V的电压。两侧的二极管用来保护芯片。这样就可以输出正负5V的电压。在后来做实验中参数作了调整，C1=C2=2200μF ,C3=C4=4.7μF,C5=C6=0.1μF, C8=C9=15μF. 测试报告 一、按照实验指导书，对其要求的参数作了以下测试: 1、静态工作点:将放大器的两输入端对地短路，观察各级输出波形并记录幅值 (即放大器静态噪声)，若每级的输出端电压幅值均小于0.5V即为合格。 前置放大电路的输出静态工作点:10mV ; 50Hz陷波的输出静态工作点: 14mV ; 低通滤波器的输出静态工作点: 9mV; 后级放大的输出静态工作点: 18mV 。 、输入噪声:将放大器的两输入端对地短路，测出1,计算输入噪声: VO VoV由，其中是放大倍数，的幅值为18mV，计算得出: ,KVOinK F V,22.0,in 2、差模增益:将20Hz正弦信号输入放大器的一个输入端，另一个接地。用示波 器分别观察前级输出波形和后级输出的幅值，用示波器读出输入和输VVod2od1 出的电压值，计算前置放大电路差模电压增益: V2Vod1A,,,252.8; d1V7.9mVin 整个电路的差模增益为: V7.4Vod2A,,,93.7。 d2V7.9mVin 3、共模增益:将2V/50HZ的正弦信号Vi接到放大器的两个输入端。用示波器观 察前置放大电路输出的波形和陷波之后的输出波形的并记录。 VVoc1oc2 V28mV1ocA,,,0.014?前置放大电路的共模增益: ; 1cV2Vin V3.3mVoc2A,,,0.0165?整体电路共模增益:。 c2V2Vin 4、 5、根据前面测出的两组数可以得出: ?前置放大电路的共模抑制比: A252.8d1CMRR1,20lg,20lg,85.13dB,80dB A0.014c1 ?整个电路共模抑制比: A936.7d2CMRR2,20lg,20lg,91.13dB,80dB A0.0165c1 6、输入阻抗:25.3MΩ。 7、输出阻抗:518Ω。 8、零点漂移:将放大器的输入对地短接，相隔10分钟(或者20分钟)，用示波 器两次观察输出电压的变化并计算: V,V20mV,19.1mVo2o1,,0.0065mV零点漂移, Kh820，169、幅频特性: (1) 整体电路的幅频特性: 输入的波形在陷波器部分的截止频率为48.1Hz和52.3Hz,而在低通滤波器部分 的截至频率为118.3Hz。 (2)A:低通滤波器的幅频特性: 对于单个的低通滤波器它的截止频率为96.3Hz。对于它的数据记录如下: 2 1.93 1.89 1.83 1.72 1.63 1.55 1.44 1.35 幅值(V) 70.32 78.45 82.74 86.63 89.41 92.17 95.16 96.34 97.63 频率 (Hz) 1.28 1.13 0.87 0.71 0.56 0.42 0.29 0.14 0.08 幅值 (V) 98.71 108.5 121.8 135.9 146.7 150.9 166.7 178.7 189.4 频率 (Hz) B:50Hz陷波的测试: 陷波器测出它的截止频率为50.08Hz，左右两边的截止频率分别为49.01和51.13Hz。对于它的测量参数如下表: 1.98 1.90 1.82 1.73 1.52 1.41 0.69 0.38 幅值 (V) 35.11 40.64 44.73 47.94 48.73 49.01 49.57 49.82 频率 (Hz) 0.09 0.72 1.41 1.56 1.77 1.84 1.93 1.99 幅值 (V) 50.08 50.43 51.13 51.64 52.56 54.88 60.12 65.47 频率 (Hz) 10、电源 电源的输出电压为，5.01V和,4.95V。 二、小结 通过本次实验确实是自己明白了不少的东西，理论与实际操作的偏离很普遍，同时，理论在实际电路中表现得也是淋漓尽致。还有很多平时不容易注意的东西在实验过程中造成很大的影响。本次实验虽然过程很有压力，但收获很大～