便攜機前置放大電路是對心電功能進行自動檢測的關鍵部分,要求該系統(tǒng)能在強的噪聲背景下,通過體表傳感器不失真地將心電信號檢測出來,放大至合適的幅度,送入A/D變成數(shù)字信號,供計算機分析處理。
對心電信號等生物醫(yī)學信號的采集采用模塊化的方式,主要由前端醫(yī)學傳感器、信號濾波放大調理電路和A/D采樣電路組成。其中調理電路根據(jù)不同生物醫(yī)學信號的頻譜和幅度范圍的不同選擇不同的濾波器和放大電路。通過前置放大部分對ECG信號進行放大,此部分包括右腿驅動以抑制共模干擾、屏蔽線驅動以消除引線干擾,增益設成10倍左右。設計前置放大采用美國模擬器件公司生產的醫(yī)用放大器AD620。放大后的信號經濾波、50Hz陷波處理后再進一步放大,后級增益設成100倍左右。由于心電信號幅度最大為幾個mV,而A/D轉換中輸入信號的幅度要求在1V以上,所以總增益設成1000倍左右。
其中,濾波采用二階高(低)通濾波電路,用于消除O.05~100Hz頻帶以外的肌電等干擾信號,工頻中的其余高次諧波也可被濾除掉。同時,采用有源雙T帶阻濾波電路進一步抑制50Hz工頻干擾。
4、 心電信號的放大
心電信號屬于高強噪聲下的低頻微弱信號,且電極與體表的接觸電阻一般高達幾兆歐,所以要求前置放大級應具有高輸入阻抗、高共摸抑制比、低噪聲、高增益且可調、低功耗和抗干擾能力強的特點。經過比較,選用Analog Device公司的低價儀表放大器AD620。
心電信號的放大具體實現(xiàn)電路見圖1。心電信號前置放大級的增益不易設定太高,以免在干擾較強時信號引起嚴重失真。為更好地消除共模電壓,設計了自舉屏蔽驅動電路如圖1所示。采用緩沖放大器將連接點的共模電位驅動到屏蔽線,在輸入共模信號時使屏蔽線與芯線等電位,在差模信號輸入時沒有影響。為了進一步提高電路的抗干擾能力,采用右腿驅動電路從根本上降低空間電場在人體上產生的干擾。此右腿驅動不是實際意義上的右腿驅動,因為由于此系統(tǒng)的側重點在于便攜操作,選用腹部右下側設置電極。
5、電極脫落檢測
由于此系統(tǒng)應用于人體日常生活中,人常常處于活動狀態(tài),這樣輸入電極很可能脫落,從而使系統(tǒng)不能正常工作。為此,設計了導聯(lián)電極脫落檢測電路如圖2所示。