医疗电子电路设计实验指导书12014

医疗电子电路设计一、实验目的从工程的角度训练学生的医疗电子电路的设计能力。要求学生在对医疗电子电路进行理论设计的基础上，根据医疗器械的要求合理选择元器件，对设计的电路进行安装、调试及性能指标测试,初步达到工程化训练的目的。1、了解心电检测的方法和心电的特性。2、根据心电特性设计制作心电的接口放大和滤波电路。3、用自己设计的电路实测心电信号，记录显示的波形。二、基本原理及内容设计一单导联心电放大器，心电信号的幅度范围为055MV，要求放大器与后续计算机系统中的10位A/D转换器相连接，A/D转换器的输入电压范围为05V。心电放大器是一种典型的生物电放大器。心电信号十分微弱，常见的心电频率一般在0100HZ之间，能量主要集中在17HZ附近，幅度小于5MV。心电电极阻抗较大，一般在几十千欧以上。在检测生物电信号的同时存在强大的干扰，主要有电极极化电压引起基线漂移（一般小于1HZ），电源工频干扰50HZ，肌电干扰几百HZ以上。电源工频干扰主要是以共模形式存在，幅值可达几是MV甚至几百MV，所以心电放大器必须具有很高的共模抑制比。电极极化电压引起基线漂移是由于测量电极与生物体之间构成化学半电池而产生的直流电压，最大可达300MV，因此心电放大器的前级增益不能过大，而且要有去极化电压的RC常数电路。由于信号源内阻可达几十K、乃至几百K，所以，心电放大器的输入阻抗必须在几M以上，而且CMRR也要在60DB以上。主要技术指标1输入阻抗5M2共模抑制比100DB3耐极化电压300MV4频响005100HZ三、材料与方法在实验中可能用到的器材电源、示波器、信号发生器、电烙铁、万用表、设计相关元器件等心电信号检测电路的框图如图1所示。对由电极采集到的心电信号,先通过前置放大部分,将微弱的心电信号高保真放大,然后通过低通滤波、高通滤波及50HZ陷波滤除干扰。为了保证人体安全，需采取隔离，一般通过光电耦合或电磁耦合实现。图1系统框图1、前置放大设计图2前置放大电路前置放大可采用同相并联差动放大电路结构，第一级是同相并联放大器，其输入电阻可高达10M以上。第二级是差动放大电路，具有共模抑制能力。这种电路结构是生物电放大器前置级常采用的。同相并联差动放大电路的两个输入端都是高输入阻抗的同相放大器，显然具有高输入阻抗信号调整电路。2、信号调整电路本设计中的信号调整电路包括高通滤波电路、陷波电路、低通电路、主放大电路等。高通滤波电路、低通滤波电路可以采用二阶压控电源型滤波器结构。高通滤波电路的截止频率设置为005HZ（参考值）；陷波电路目的是滤除工频干扰，即抑制50HZ的信号；设计低通滤波电路的目的是滤除心电信号中混有的高频谐波成分，其高频截止频率是100HZ（参考值）。3、隔离电路为了保证人体安全，需采取隔离，一般通过光电耦合或电磁耦合实现。四、实验步骤1、根据心电特性，设计心电信号放大电路，主要技术指标要求输入阻抗5M；共模抑制比100DB；耐极化电压300MV；频响005100HZ。选择合适放大倍数；2、根据电路图焊接电路板，并进行调试，测试主要技术指标；3、将制作的电路的输入分别接上心电检测电极，输出端接多道生理信号采集处理系统测试人体心电信号，记录波形或用示波器显示波形后照相。五、注意事项1、组织