基于TL084C的心電信號檢測系統(tǒng)設(shè)計

摘要：給出了采用高精度低功耗TL084C四運放集成芯片，并通過合理的結(jié)構(gòu)設(shè)計和參數(shù)選擇來實現(xiàn)抗干擾型便攜式心電信號檢測系統(tǒng)的簡易設(shè)計方法，該方法具有一定的實用價值。
關(guān)鍵詞：心電信號檢測；抗干擾；TL084C；共模抑制比

O 引言
心率作為檢測身體健康與否的一個重要指標，其重要性不言而喻。心電信號(ECS)作為強噪聲背景下的低頻微弱信號，是一種復(fù)雜的自然信號，所以對心電系統(tǒng)的設(shè)計有其特殊性。而對心電信號的了解有助于系統(tǒng)整體方案的設(shè)計。

l 心電信號頻譜分析
心電信號作為心臟電活動在人體體表的表現(xiàn)，是一種毫伏級的微弱低頻交流生物信號。一般來說，一個完整的心電信號波形包括P波、R波、QRS波、和T波。圖1所示是一般的心電信號的功率譜分析圖。由圖可見，其主要頻率成份在0．1～35Hz。而QRS復(fù)波群的能量又在心電信號中占據(jù)了很大的百分比，其能量分布于心電信號的中高頻區(qū)，峰值大約處于在5～15 Hz范圍。

因此，心電信號具有以下幾個特點：
◇信號極其微弱，一般只有0．05～4 mV，典型值為1 mV；
◇頻率范圍較低，頻譜范圍為0．1～35Hz，能量主要集中在5～20 Hz；
◇存在不穩(wěn)定性。人體內(nèi)部各器官間的相互影響以及各人的心臟位置、呼吸、年齡、是否經(jīng)常鍛煉等因素，都會使心電信號發(fā)生相應(yīng)變化；
◇干擾噪聲很強。對心電信號進行測量時，必然要與外界聯(lián)系，但由于其自身的信號非常微弱，因此，各種干擾噪聲非常容易影響測量。其ECS噪聲可能來自工頻(50 Hz)干擾、電極接觸噪點、運動偽跡、肌電噪聲(EMG)、呼吸引起的基線漂移和心電幅度變化以及其它電子設(shè)備的機器噪聲等諸多方面。
所以，在對心電信號進行檢測分析和處理時，應(yīng)考慮其隨時間變化的低頻信號，應(yīng)按其頻譜特性，選擇適當?shù)姆糯笙禂?shù)，設(shè)計出合適的心電檢測放大電路。同時又必須進行一些必要的抗干擾技術(shù)處理(如負反饋，濾波等)，以得到比較干凈的心電信號。