发布时间 : 星期日 文章脉搏与心电信号采集监测系统Multisim电路设计仿真更新完毕开始阅读
脉搏与心电信号采集与监测系统设计
1. 设计脉搏或心电信号放大器
?增益：60dB～70dB～80dB三档可调
?带宽：0.01HZ～200HZ，可插入50HZ陷波器 2. 设计测量和显示心率的数字电路（用七段数码管）
3. 设计心率越限报警电话（报警范围为f0?40次/分???f0?150，次/分）报警方式，喇叭或蜂鸣器鸣叫，屏幕显示。 4. 完成模拟电路和数字电路的仿真和虚拟实验。 5. 完成印刷板设计。 6. 基本框图
脉搏与心电信号采集与监测系统
一、 心电信号采集电路（模拟电路部分）
1 、查阅资料可知人体心电信号有如下的特点
(1)信号具有近场检测的特点，离开人体表微小的距离，就基本上检测不到信号；
(2)心电信号通常比较微弱，至多为mV量级； (3)属低频信号，且能量主要在几百赫兹以下；
(4)干扰特别强。干扰既来自生物体内，如肌电干扰、呼吸干扰等；也来自生物体外，如工频干扰、信号拾取时因不良接地等引入的其他外来串扰等；
(5)干扰信号与心电信号本身频带重叠(如工频干扰等)。 2 心电信号采集放大器电路设计
要求 ?增益：60dB～70dB～80dB三档可调（即放大倍数为1000~3160~10000） ?带宽：0.01HZ～200HZ，可插入50HZ陷波器
分析：根据要求，放大倍数为1000~3160~10000，故采用二级放大。其中前级放大增益三档可调，分别为10、31、100倍。后级放大器为100倍。 2-1、 前级放大器设计 a 、放大器AD620构成的电路
由于人体心电信号的特点，加上背景噪声较强，采集信号时电极与皮肤间的阻抗大且变化范围也较大，这就对前级(第一级)放大电路提出了较高的要求，即要求前级放大电路应满足以下要求：
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。
为此，选用Analog公司的仪用放大器AD620作为前级放大(预放)。AD620的核心是三运放电路(相当于集成了三个OP07运放)，其内部结构如图1所示。
该放大器有较高的共模抑制比(CMRR)，温度稳定性好，放大频带宽，噪声系数小且具有调节方便的特点，是生物医学信号放大的理想选择。根据小信号放大器的设计原则，前级的增益不能设置太高，因为前级增益过高将不利于后续电路对噪声的处理。
b 补偿电路 (抵消人体信号源中的各种噪声)
引入补偿电路，是为了抵消人体信号源中的干扰(包括工频干扰)。 在前级放大电路的反馈端与信号源地端建立共模负反馈，为提高电路的反馈深度，将反馈信号放大后(采用OP07)接人信号源参考端，这样可以最大限度地抵消工频干扰。
根据上面的分析，前级放大电路设计，如下，并先运用Multisim 仿真。
根据AD620AN的放大倍数计算公式
得三个控制开关，开关1、开关2、开关3所控制的放大倍数分别为： 10/31/100倍。
2-2后级放大器设计
采用OP07AH放大器 放大倍数：A2=1+R6/R5=101倍
2-3高通滤波器：在电路部分加上高通滤波环节，隔断直流通路和消除基线漂移，本部分电路置于预放大与信号放大电路之间。 放大器设计总图如下所示，