脈搏信號(hào)調(diào)理電路的設(shè)計(jì)
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(2)低通濾波電路設(shè)計(jì)
脈搏信號(hào)的典型波形如圖6所示，具有近似脈沖波形的特征，為保證其不失真放大，必須充分考慮濾波器的相位特性。有三種典型的濾波器，巴特沃斯濾波器、切比雪夫?yàn)V波器和貝塞爾濾波器，其中，貝塞爾濾波器具有線性相移特性，最適用于脈搏信號(hào)的濾波處理。巴特沃斯濾波器和切比雪夫?yàn)V波器都會(huì)引起脈搏波形失真。本文設(shè)計(jì)采用二階貝塞爾有源低通濾波器，能獲得較好的高頻衰減特性和失真特性，可以減小輸出波形在上上升沿和下降沿出現(xiàn)的小幅過(guò)沖，實(shí)現(xiàn)對(duì)脈搏信號(hào)不失真地放大，具體電路如圖7所示。仿二階高通濾波電路可得該電路的截止頻率為
通過(guò)計(jì)算選?。篟13=60 kΩ，R14=60 kΩ，C8=C9=0．12μF本文引用地址：http://www.ex-cimer.com/article/175837.htm
2．5 二級(jí)放大電路設(shè)計(jì)
脈搏信號(hào)屬于微伏級(jí)信號(hào)，即使經(jīng)過(guò)性能優(yōu)良的傳感器得到的信號(hào)也只是毫伏級(jí)。經(jīng)前級(jí)電路處理后的脈搏信號(hào)幅度小，不能滿足A／D轉(zhuǎn)換的需求，需要對(duì)其進(jìn)一步放大，才能與A／D轉(zhuǎn)換單元的輸入范圍匹配，從而減小量化誤差。經(jīng)分析對(duì)比，該放大電路選用的是OP2177集成芯片，它具有噪聲低、增益精度高和線性度好的優(yōu)勢(shì)，可滿足對(duì)信號(hào)進(jìn)一步放大的需求。具體電路如圖8所示。一級(jí)放大電路對(duì)信號(hào)放大11倍，本級(jí)放大200倍，本級(jí)輸出的信號(hào)基可以達(dá)到1 V左右，能夠滿足信號(hào)采集的要求。
3 實(shí)驗(yàn)結(jié)果及分析
3．1 測(cè)試過(guò)程
硬件電路設(shè)計(jì)完成后，進(jìn)行硬件實(shí)際測(cè)試。輸入信號(hào)采用安捷倫函數(shù)發(fā)生器，該發(fā)生器具有幅值范圍寬、精度高、可靠的優(yōu)點(diǎn)，用安捷倫示波器觀察信號(hào)調(diào)理電路的輸出波形。
3．2 結(jié)果與分析
輸入信號(hào)的頻率為1．2 Hz，幅值為0．01～1 mV(模擬正常脈搏信號(hào)的頻率和幅值)，具體實(shí)驗(yàn)結(jié)果見(jiàn)表2。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，輸出波形穩(wěn)定，波動(dòng)范圍為2～20 mV，相對(duì)較小。實(shí)際測(cè)試表明，整個(gè)電路輸入阻抗可達(dá)15 MΩ，共模抑制比大于100 dB，噪聲小于0．1μV，對(duì)微弱的脈搏信號(hào)有良好的濾波、放大效果，且能滿足A／D轉(zhuǎn)換的要求。
4 結(jié)束語(yǔ)
脈搏信號(hào)凋理電路的性能決定了整個(gè)脈搏檢測(cè)系統(tǒng)的可靠性與穩(wěn)定性。本文重點(diǎn)依據(jù)脈搏信號(hào)的特點(diǎn)，針對(duì)性地選擇元器件，并對(duì)所設(shè)計(jì)的硬件電路進(jìn)行測(cè)試。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明該電路具有較好的濾波、放大性能，且滿足A／D轉(zhuǎn)換的要求，進(jìn)而提高了脈搏信號(hào)檢測(cè)的可靠性。
評(píng)論