低噪声、低漂移。由于心电信号仅在毫伏数量级,是低频心电信号,而且信号源为高阻抗,所以电路往往会产生漂移及一些热噪声。
考虑到以上各个方面的因素,选用AD620作为前置放大器,它的输入阻抗大,噪声低,漂移小。放大倍数取为10,这时的CMRR为93dB,这样共模抑制比较符合要求。前置电路如图4。
图4 前置放大电路
为了进一步提高共模抑制比,电路中采用了右腿驱动电路,如图5所示,由TL064以及R220, R221, R211, R223构成。人的共模电压被两个阻值相等的电阻R220检出,经辅助的反相放大器TL064放大后,反馈到右腿。人体的位移电流不再流入地而是流向辅助放大器的输出端。结果使得共模电压降低。
图5 右腿驱动电路
2.2 后级放大电路
后级放大电路由U16D和C36,R105,R107,R104组成,其放大倍数由R107,R104决定,即G= R107/R104。后级放大的倍率设计为20倍。
图6 后级放大电路
2.3 高通滤波器
为了抑制直流漂移、放大器通带外的低频噪声及由呼吸引起的基线漂移,设计了一个简单的RC高通滤波器用来滤除以上所提到的各种低频噪声,如图6所示,此滤波器是由R105和C36构成。滤波器的时间常数t=RC=2S,高通滤波器的截止频率为:
这个频率符合心电信号的频率范围。
2.4 低通滤波器
由于心电信号在150Hz以下,为了消除各种高频干扰,使用了低通滤波器。滤波器的截止频率为:
2.5 双T有源带阻滤波器
心电信号放大器尽管采用了低噪声前置放大和提高共模抑制比等多种方法,但在实际测试中发现不能完全消除市电电源信号的干扰,有时达不到正常测量的目的。因此在信号放大电路中采用了50Hz陷波器来达到滤除市电干扰的目的。
日前广泛采用对称性双T有源带阻陷波器,其理论计算和设计都比较成熟。如图7
图7 双T网络