简易心电测试设计

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： 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：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：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：1、 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。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、50Hz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，要求滤波器的阻带宽度BW=2Hz，则 50HZ的图形2 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 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 通过这次实验使我明白了简易心电仪电路的工作原理，又多学了些知识；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