心电直流放大器.doc

心电直流放大器设计报告学号：3004202360班级：生物医学工程2班姓名：许书旭指导老师：李刚博导一、 设计目的心电图反映心脏兴奋的产生、传导、恢复过程中的生物电变化。医生根据心电波形的形态、波幅大小以及各波之间的相对时间关系论断心脏疾病。心电图机的性能如果失常,便会引起临床诊断出现差错,而表示心电图机性能的就是其技术指标。本设计的目的在于用电池供电，从人体提取信号，通过信号滤波，隔离等手段去除噪声和干扰，实现心电图的放大显示。二、 整体设计1：心电信号幅度在0.055mv之间，为使心电信号放大到伏的量级，本设计放大倍数500到1000倍。2：信号的频率为0.05100Hz，在前级将通过高通网络滤去0.05Hz以下频率信号，后级通过低通滤波器滤去100Hz以上频率信号3：人体内阻，监测电级与皮肤接触电阻等为信号源内阻，其值较大，一般为几十千欧，故要求放大器有很高的输入阻抗，本设计因为在前级连接了滤波网络，可能通过增加跟随器来提高输入阻抗。4：由于设计、测量以及使用均在实验室进行，避免不了空间电磁场的各种干扰信号，这些干扰信号相当于共模信号，因此心电放大器要有较高的共模抑制比。电路方案：前置网络无源高通陷波电路电路低通电路电源系统放大电路信号示波器输出显示三、单元电路设计1、前置网络初始设计如下：前置放大电路MAX4194R1R2R4R3C1C2C4C3Rg10M4700pF10 k2）器件、参数选择：高通截止频率为0.05Hz，取R3R410M，C3C40.33F低通截止为241Hz，取R1R22k，C1C20.33F仪用放大器选择MAX4194，放大倍数20倍。考虑到，4194内部采用的是25K电阻，所以通过串联两个Rg1=Rg2=1.3K的电阻，使放大器增益接近20倍 ，A=20.2。其他参数如图标注；四个运放均采用MAX324，电源以MAX4194通用一套。3）324资料LM324可以工作在2.5V的单电源或者1.25V的双电源。在实际设计时，由于R1、R2 、R3、R4、C1、C2、 C3、C4很难做到相匹配，大大影响了电路的共模抑制比，因此最终的前置改为单AD620加无源高通的形式。前置放大电路AD620Rg10M4700pF10 k其中，除Rg外，其他参数保持不变。改变后的前置放大100倍，Rg取241无源高通部分如下：4.64M1.04F参数选择如图标示。2、低通电路R1R2C1C2参数选择：由实验得出结果，103HZ左右的效果。R1、R2取10k，C1取0.22F、C2取0.1F由于申请到了MAX1062，如果效果比较好，可能用MXL1062替代在实际实验过程中，由于MAX1062滤波器跟陷波器连接会产生切比雪夫滤波器的效应，因此最终选用两组二阶低通滤波器，组合后截止在86.1Hz。参数分别如下：第一组参数如下：C1：0.104F，C2：0.22F，R1：10k，R2：10k另一组参数如下：C1：0.103F，C2：0.22F，R1：10k，R2：10k3、放大电路由于加入C1，且截止频率须小于0.05Hz，首放大器选择放大倍数3.33倍。而次放大器放大倍数8倍。电路图及参数如下：R1R2R3C1参数选择：C1：0.997F，R1：2.99M，R2：9.97 M，R3：2.97MR1R2R3R4参数选择：R1：29.8k，R2：240k，R3：29.8k，滑动变阻器为50K范围可调。4、陷波电路取C=0.1F，2C通过两个C并联取得，R=31.847K30K（两个），R/2通过两个R并联取得。Rw2=10K 。带宽为4Hz，Q= , 所以Q=12.5, 即反馈系数=0.98。实际实验中，R取0.466M，R均为30k，C均为0.106k，陷波点：49.56Hz带宽5.21Hz。5、电源系统原设计如下：由于申请了MAX603，电源部分可能会用两节或四节电池供电，通过603达到稳幅5V的输出。负电源通过MAX1681。VSET1.2V，所以，R1取2k，R2取1K由于对此器件尚缺乏了解，有可能不用它稳压，而直接用电池供电。实际使用两个电池盒，分别用四节干电池供电。在测量过程中使用实验室电源。四：小结本设计以电池供电，因此实测中可能会出现因为电源而引起的不正常现象，所以设计电路时将在实验室