高通滤波器的传递函数:
各电阻电容值的选取,除了能够滤波以外还具有放大作用。以上全部电路所用的放大器均是TI公司的OPA2137。
图6是Matlab的滤波仿真结果,从图中可以看出,信号在50 Hz处被很好地抑制了,滤波的效果非常理想,完全可以达到临床实用的要求。
滤波器对最终信号的质量尤为重要,由于滤波器的性能对元器件的误差相当灵敏,因此在这一级的设计中需要选用稳定而精密的阻容原件,可串联精密电位器以获得较好的效果。
3 结 语
电路中各滤波器的性能与滤波器的参数有直接关系,需经过正确计算。陷波器双T型网络中的电阻和电容需要精确匹配,以保证双T网络的对称,否则陷波深度会受影响。变阻器如何调节将会影响波形的好坏,可在实验中调试得出。
图7是实际电路测试的结果(纵坐标为μV),可以看到该电路较好地完成了对心电的降噪。当然,在降噪过程中还可以增加屏蔽技术,以进一步减少外部信号的干扰。带通滤波器还可以设计成只带一个放大器的滤波器,使电路更为简单,但是精确率可能会降低。
要想获得清晰稳定的心电信号,心电放大器中前置放大器与滤波器的设计很关键,特别是50 Hz的带阻滤波器尤其重要。本文设计的以AD620型运放构成的心电放大器可实现输出电压高增益、低噪声、高灵敏度,保证心电信号清晰稳定,按上述设计制作出的监护仪体积小、耗电少、携带方便、工作正常。经实测输出心电波形基本无失真,P波、T波都能得到真实显示。特别是该电路抗50 Hz陷波性能好,信号中基本看不到寄生工频干扰。电路稳定性好,即使电极脱落,基线亦无明显漂移。满足家居监护以及病理分析的要求。
作为便携式监护仪器,硬件结构简单、体积便于携带是其自身固有的特点。本文针对这些特点,心电信号采集存储和数据处理从节省电能和成本方面考虑采用MSP430单片机。为使滤波函数得以更好地实现,可采用具有运算速度快和浮点运算优点的DSP芯片进行改进,使采集的信号失真更小,保真度更高,对ECG信号的采集准确率大大提高,但DSP昂贵的价格会使成本提高。