由心電前置放大電路的簡單設(shè)計說明放大器的選用

由心電前置放大電路的簡單設(shè)計說明放大器的選用

心電信號十分微弱，常見的心電頻率一般在0—100Hz之間，能量主要集中在17Hz附近，幅度小于5mV。心電電極阻抗較大，一般在幾十千歐以上。在檢測生物電信號的同時存在強(qiáng)大的干擾，主要有電極極化電壓引起基線漂移，電源工頻干擾(50Hz)，肌電干擾(幾百Hz以上)。電源工頻干擾主要是以共模形式存在，幅值可達(dá)幾V甚至幾十V，所以心電放大器必須具有很高的共模抑制比。電極極化電壓引起基線漂移是由于測量電極與生物體之間構(gòu)成化學(xué)半電池而產(chǎn)生的直流電壓，最大可達(dá)300mV，因此心電放大器的前級增益不能過大，而且要有去極化電壓的RC常數(shù)電路。由于信號源內(nèi)阻可達(dá)幾十KΩ、乃至幾百KΩ，所以，心電放大器的輸入阻抗必須在幾MΩ以上，而且 CMRR也要在60dB以上（目前的心電圖機(jī)共模抑制比一般均在89dB）。
由此可知，心電前置放大電路具有高共模抑制比、高輸入阻抗、高輸出阻抗等特點。大部分心電信號都要輸入單片機(jī)進(jìn)行處理，一般要求幅值約為5V，也即放大器的放大倍數(shù)約為1000倍。一級放大由于深度負(fù)反饋的限制不能達(dá)到要求，所以一般采用級聯(lián)放大。級聯(lián)放大就要考慮增益分配和噪聲分配。常用的有三運放并聯(lián)差分輸入放大電路。

此信號放大電路有運放A1、A2組成第一級差分式電路。A3組成第二級差分式電路，RW、R3、R4、R7 組成反饋網(wǎng)絡(luò)，引入深度電壓串聯(lián)負(fù)反饋，故有較高的輸入阻抗，且A1、A2都選用同相端作為輸入端，則它們的共模輸出電壓和漂移電壓也都相等，再經(jīng)過A3 組成的差分電路，可以相互抵消。故具有很強(qiáng)的共模抑制功能和較小的輸出漂移電壓。A4是電壓反向跟隨器，其作用是使前后級隔離。
此放大器的優(yōu)點是：放大器分辨率高、線性度好、輸入阻抗高、漂移抵、抑制噪聲和抗干擾能力強(qiáng)。