简易心电测试设计

精品文档 1欢迎下载 信息工程学院 电子线路课程设计报告 20 20 学年第 学期 设计题目 简易心电测试设计 专业班级 姓名学号 指导教师 设计成绩 精品文档 2欢迎下载 一 设计任务及要求 一 设计任务及要求 1 将 0 5mV 左右的电信号不失真地放大为 1V 2 滤出混入心电信号 50HZ 的工频干扰 3 将电信号调制到电话线可传输的频段并转化为声音信 号 4 用示波器观察心电信号波形 二 设计总体方案选择 二 设计总体方案选择 信号源 三运放大器 低通滤波 放大器 50HZ 陷波电路 调制 示波器 三 单元电路设计 三 单元电路设计 精品文档 3欢迎下载 四 系统实现原理四 系统实现原理 信号采集电路通过心电传感器采集心电信号 信号处理电 路包括前置放大电路 高通滤波电路 低通滤波电路 50Hz 陷 波电路和后置放大电路 主要完成心电信号的放大和滤除干扰 等功能 系统电源部分为系统提供 15V 12V 和 5V 直流电 源 心电信号的提取过程中最大的干扰就是 50Hz 的工频信号 双积分型 ADC 对周期变化的干扰信号有很好的抑制作用 所以 双积分型 ADC 是一个很好的选择 但是心电信号的频率范围在 0 05Hz 到 100Hz 之间 根据采样定理 采样频率至少在 250Hz 以上才能保证信号的不失真 即采样的时间间隔不得大于 5ms 五 组装调试 五 组装调试 1 1 组装方法组装方法 三运放仪用放大电路 同相并联三运放结构 这种结构可以较好地满足上面三条 要求 A1 A2 构成放大器的第 I 级 主要用来提高整个放大电 路的输入阻抗 第 II 级采用差动电路用以提高共模抑制比 将 A3 两个同相输入运放电路并联三运放差分放大电路 考虑到要求高共模抑制比 高输入阻抗和调试方便 不使用采 用集成运算放大器构成的仪表放大器 而是直接使用集成仪表 放大器 本设计选用放大器 OP07CP 实现 精品文档 4欢迎下载 根据虚短 虚断的概念 不难分析 A1 和 A2 前置放大电路 仅对差模信号有放大作用 这样的电路有以下几个优点 a A1 A2 提高了差模信号与共模信号之比 即提高了信噪比 因差模信号按差模增益比放大 远高于共模成分 噪声 b 电路的另一个特点是对共模输入信号没有放大作用 共模 电压增益接近于零 由此可知 上述电路具有输入阻抗高 共 模抑制比高等优点 可作为通用仪用放大器使用 Au U0 U1 U2 U01 U02 U1 U2 U0 U01 U02 1 2R1 R4 R3 R2 六 六 50Hz50Hz 干扰信号陷波器干扰信号陷波器 这种滤波器的有点是品质因数可以调节 且和带阻滤波器 的中心频率无关 在该电路中 当 A2 的同相输入端接地 反馈 系数最小 时 滤波器的 Q 值最小 大约为 0 3 当 A2 同相输 入端的电位很接近滤波器的输出电位 反馈系数大 时 这时 精品文档 5欢迎下载 滤波器的 Q 值大 但 Q 值过大会造成电路的不稳定甚至自激 一般将 Q 值选在十至几十的范围内 调节图中 RW 可改变 Q 值大 小 在图中双 T 网络参数选择下 带阻滤波器的中心频率 Hz50 10047 0 106814 3 2 1 2 1 63 0 RC f 要求滤波器的阻带宽度 BW 2Hz 则 25 2 50 0 BW f Q 50HZ 的图形 2 2 调试方法调试方法 先测试电源的电压 测得为 12V 左右 在检查电路是否连 精品文档 6欢迎下载 接好 使用万用表测试面包板是否有短路或断路现象 测量结 果完好 再检查函数信号发生器和示波器是否完好 使用良好 的导线 开始连接电路板正负极 接地线 导线若干 连接函 数信号发生器和示波器 开始测量 首先测量三运放是否放大 给定 50HZ 100HZ 和 100mV 电 压的 然后调接电位器上的按钮是否放大正确的倍数 可在示 波器上面进行观察 如果观察到失真现象 可能是电路连接错 误 对电路进行检查 如果观察到正弦信号 然后进行下一步 的调试 然后进行测量调试陷波器 和上边一样连接好电路线 输 入 0 5HZ 到 100HZ 的频率 进行观察是否为正弦波形 如果是 正弦波形在进行下一步 否的话在检查电路图 同样在输入频 率为 50HZ 在示波器上观察是否有波形 如果有正弦波形 电路 则有错误连接 继续检查电路 没有波形 则继续下一步 3 3 测试结果测试结果 通过调试 第一模块 三级运放 正确出现了正旋波形 与理论相符 改变其频率与幅度 波形也随其发生相应的改变 50hz 陷波电路模块 通过调试 调试失败 没有测出结果 其 原因可能在于输入信号的频率与幅度加载的不对 因此陷波电 路调试失败 七 总结设计七 总结设计 通过这次实验使我明白了简易心电仪电路的工作原理 又 精品文档 7欢迎下载 多学了些知识 同时 通过实验我也看到了自己存在的缺点 动手能力不强 不够自信 我想 在下次实验中我会积极参与 积极配合 将实验做成功 在这次实验中 我也看到了一个团 队的重要性 关键是要团结 同时在制作简易心电图仪的过程中 信号的采集和数据的 滤波 陷波处理是我们在整个过程中的技术难题 需要很好的 设计和大量的调试 同时因为选用电阻 电容的参数不相匹配 精度不高 所以在需要调试的地方 我们尽可能选用可调电位 器 为整个电路的可调 留下余量 在经过长时间的设计和调试后 我们发现 只要在错误的地 方寻找错误原因 细心调试 仔细