心电检测电路
基于Multisim设计的心电采集放大电路
号进行跟随和反 向， 跟随信号作为屏蔽层信号输 出， 反
向信号作 为右腿驱动信号输人右腿 ， Ａ Ｄ ６ ２ ０的输 出信 号进行低通 、 高通滤波和 ５ Ｏ Ｈ ｚ 工频陷波后 即可输 出。
３ 模块 设计
２ 系统概述
３ ． １ Ａ Ｄ ６ ２ ０前 置 放大 电路
信． 皇， 技 术
３ ． ２ 右 腿驱 动
右腿驱动的基本原理是人体共模信号 的抵消 ， 人 体 右手和左手产 生的信号 中存 在一个较大 的共模 信
号， 这个信号就是人体的共模信号 ， 通过将左右手的共
模信号提取出来 ， 再反 向输人人体 ， 就可以起到共模抑
制 的作 用 。 有 两种 设 计思 路 ，一 种 就是 和 ８ 脚可等效为两路输入信号 ， 从
这两个脚之间就可以取 出共模信号 ， 假设输入信号为 ：
信号源的阻抗为数千欧到数百千欧 ，且存在着大量的
噪声 。 心 电采 集 系 统设 计 的合 理 与 否是 能 否得 到 干 净
左手和右手的信号从 Ａ Ｄ ６ ２ ０的输入端输人后 ， 经 内部电路和外部增益调节 电阻取 出共模信号 ，对此信
心电信号的关键 。 测量心电信号的条件是相 当复杂的 ， 除了受包括肌电信号 、 呼吸信号 、 脑 电信号 的干扰外还 受到 ５ ０ Ｈ ｚ 工频干扰 、 基线漂移 、 电极接触和其他 电磁
信 ． 皇 ， 技术
Ｄ Ｏ Ｉ １ ０ ． ３ ９ ６ ９ ／ ｊ ． ｉ ｓ ｓ ｎ ． １ ６ ７ ２ － ６ ３ ７ ５ ． ２ ０ １ ７ ． Ｏ １ ． ０ ０ ８
２ ０ １ ７ 年（ 第４ ６ 卷） 第ｌ 期
基于 Ｍ ｕ Ｉ ｔ ｉ ｓ ｉ ｍ设计 的心 电采集放大 电路
心率监测器电路
医疗保健电子产品系列技术资料心率监测器电路心率监测器(1)人的心率快慢是情绪状态、运动强度和心脏功能的客观指标之一。
但是一般人都很难时刻而准确地测出自己的心率数值。
如果将心率监测器带在身上，用心电电极将心电信号检出，经过监测器将信号处理后，使用者便能随时得知自己的心率变化情况，自我监测心率的变化状态。
心率监测器的方框图如图22-1所示，由心电电极、放大器、频率/电压变换器、电压控制门、音频振荡器及发声器组成。
图22-1心率监测器(Ⅰ)适用的心率范围是(60～160)次/分。
通过调整电路中的有关元件，在(60～160)次/分范围内可改变发声报警时的心率范围。
此心率范围的宽度设计在中心值的±20%范围内。
比如若将中心值调在100次/分外，则心率信号范围为(80～120)次/分，如果心率超出此范围的上、下限，仪器不发声，如果心率处于上述范围内，仪器则会发出心电信号声。
且该信号声的节拍与心跳的节拍相同。
如果心率正好为仪器预调范围的中心值，仪器发出信号声的频率为2200Hz，此时输出音量最大；如果心率加快了，则音调随之变高且节拍加快；心率减慢，则音调随之变低且节拍减慢。
心率加快或心率减慢时，仪器输出音量都减小。
这样，使用者就可以根据信号声的节拍、音调和响度三方面的变化，较明显地辨别自身心率的变化情况了。
该仪器因为要随身携带，所以体积要尽量小，耗电要省。
其电源电压为3V，静态电流为150μA。
心率监测器(Ⅰ)的电原理图如图22-2所示。
为便于分析，将电路分成A、B、C、D四部分。
A部分电路为心电信号放大器，由心电电极拾取的心电信号波形如图22-3所示。
其中最高幅度约为1mV左右，变化最陡的脉冲叫R波，另外还有变化较缓慢的P波及T波等。
每心跳一次就有一个R波。
心电信号从贴在人体上的电极取出，从1、3两端子(见图22-2)送到输入回路。
图22-2输入回路由RC网络组成，因时间常数取得较小，所以可将心电信号中的R波分离出来，再经过集成运算放大器(A)放大，在a点就能输出一个幅度恒定(宽度稍有变化)的脉冲序列。
心电采集系统中模拟电路的设计方案
心电采集系统中模拟电路的设计方案心电信号作为心脏电活动在人体体表的表现，信号比较微弱，其频谱范围是0.05～200Hz，电压幅值为0～5mV，信号源的阻抗为数千欧到数百千欧，并且存在着大量的噪声，所以心电采集系统的合理设计是能否得到正确的心电信号的关键部件。
心电信号的测量条件是相当复杂的，除了受包括肌电信号、呼吸波信号、脑电信号等体内干扰信号的干扰以外还受到50HZ 市电、基线漂移、电极接触和其他电磁设备的体外干扰，因此，在强噪声下如何有效地抑制各种干扰将成为心电采集系统设计的关键。
1 心电采集系统简介完整的心电采集系统包括模拟和数字两部分，其中模拟部分主要完成心电信号的拾取、放大和滤波等，数字部分将对模拟部分获得的心电信号进行分析与处理，以便医护人员得出正确的诊断结果，因此心电采集系统中的模拟电路在心电监护系统中具有重要作用。
心电采集系统的总体结构。
由携带在人体上的专用电极拾取的心电信号首先经前置放大器初步放大，并在对各种干扰信号进行一定抑制后送入带通滤波器，以滤除心电频率范围以外的干扰信号，然后由主放大器将滤波后的信号进一步放大到合适范围，再经50Hz 陷波器滤除工频干扰，得到模拟的心电信号将被送入AD 转换系统进行模数转换，转换成数字信号后由中央处理单元负责后续的分析处理。
2 前置放大电路从人体体表拾取的心电信号一般只有几个毫伏，为了提高其分辨率以便于后端显示和处理，首先需要对信号进行放大。
在心电信号采集过程中，前置放大电路对心电信号的影响最大，为提高心电信号的性能，前置放大电路的放大倍数不能选择得太大(一般小于20)，否则会由于有较大的干扰信号(指电极的极化电压)，致使放大器产生阻塞现象。
对于心电信号而言，采集的信号属于差模信号，所以其放大器都采用差动放大电路结构，使用最普遍的是采用低噪声、高输入阻抗、高共模抑制比、高增益和抗干扰能力强的同相并联差动放大电路，即通常所说的三运放仪表放大器，本系统采用通用的集成运放LM324 来构成这种放大器的。
心电图仪电路设计及仿真
心电图仪电路设计及仿真摘要:本文设计了心率监测的一种方法,由于人体心电信号属于低频微弱信号,故经导联输入后,从体表获得的心电信号经滤波滤除高频干扰后,再经50 Hz陷波器进一步抑制电源干扰,最后通过MSP430单片机的A／D转换,得到数字化的心电信号。
实验表明本文设计的心电图仪显示的心电信号清晰稳定,基本满足临床监护以及病理分析等要求。
关键词:心电放大电路陷波电路低噪声1 引言众所周知,目前心血管疾病是危害人类健康的一种较常见疾病,而检测心电信号是诊断心血管疾病的主要依据,因此实时监测病人心电活动,设计采集病人心电信号的系统具有重要的意义。
2 心电信号的特点由于心电信号属医学生物信号,一般具有以下两个个特点:其一心电信号的随机性较强,即信号无法用确定的函数进行描述,所以用统计的方法通过大量测量数据中看其规律;其二噪声背景强,即要抗干扰。
心电信号的频带范围一般是0.05～100 Hz。
所以要对心电信号进行精确测量,必须设计出性能优良的放大器。
3 心电信号的传感、放大及滤波3.1 心电输入电级采集记录心电信号,采用电极导电性能好、电极应贴附力强、透气性好、吸汗、极化电压低的优质电极,此外还应该具有拆卸方便、对皮肤刺激小、佩戴舒适等特点。
通常采用表面镀有AgCI可拆卸的一次性软电极,还需要在电极上涂有优质导电膏。
3.2 心电信号的放大本设计中的放大器主要是用来放大心点信号。
放大器的放大倍数大约为5000倍左右,主要是为了满足模拟滤波和A/D采样的需要。
本设计的放大采用二次放大。
第一次放大倍数为10倍,是为了满足模拟滤波器滤波的。
如果信号太小,滤波器根本达不到所要滤波的效果;太大则会使滤波器电路电流过大,影响滤波效果。
主放大电路(二次放大)的倍数位500倍,使其满足单片机A/D采样的最佳效果。
本次放大器设计选用高精度的INAl05做为主体器件,具有低输入偏置电流、低噪音、较高建立时间、低功耗等特性,其共模抑制比可达130dB,所以非常适合作为医疗仪器在前置放大器上使用。
燕山大学心电信号检测放大电路-课程设计报告
燕山大学课程设计说明书题目：心电放大电路课程设计学院（系）：燕山大学里仁学院年级专业： 09生物医学工程学号： 0912******** 学生姓名： ***指导教师： ***教师职称： ***摘要心脏是人体循环系统的核心，心脏的活动是由生物电信号引发的机械收缩。
在人体这个三维空间导体当中，这种生物电信号可以波及人体各个部分，在人体体表产生规律性的电位变化。
在人体体表的一定位置安放电极，按时间顺序放大并记录这种电信号，可以得到连续有序的曲线，这就是心电图。
本文分析了体表心电信号的特征。
心电信号的各种生理参数都是复杂生命体(人体)发出的强噪声条件下的弱信号(除体温等直接测量的参数外)，心电信号的幅度在l0µV～4mV之问，频率范围为O.05 ~ 100Hz，淹没在50Hz的工频干扰和人体其他信号之中，检测过程及方法较复杂。
去除信号检测过程的干扰和噪声、进行心电信号的分析是心电仪器的重要功能之一，心电信号的放大质量直接影响着分析仪器的性能和对人体心脏疾病的诊断。
本文设计了一个心电信号检测放大电路，充分考虑了人体心电信号的特点，·采用前置差动放大+带通滤波器+50Hz陷波器(带阻滤波器)组成的模式，并且利用软件对相应的电路进行仿真，仿真结果表明电路的放大滤波性能很好，硬件电路搭建后的实验结果也表明，电路能够很好地完成人体心电信号的检测放大。
关键字：放大器心电信号第一章绪论 (1)第二章设计基础2.1 心电信号特征分析 (2)2.1.1 心电信号时域特征分析 (2)2.1.2 心电信号的电特征分析 (3)2.2 心电信号的噪声来源 (5)第三章电路设计3.1 前置放大电路设计 (7)3.2 一阶高通滤波器电路设计 (8)3.3 一阶低通滤波器电路设计 (9)3.4 50Hz干扰信号陷波器设计 (9)3.5电压放大器设计 (13)第四章Multisim仿真 (14)总结 (16)参考文献 (17)答辩记录及评分表 (18)附录 (19)第一章绪论1人体生物信息的基本特点人体的生物信号测量的条件是很复杂的。
心电信号检出的电路设计和制作 电路图
---------------------------------------------------------------范文最新推荐------------------------------------------------------ 心电信号检出的电路设计和制作+电路图心脏病是威胁人类健康的主要疾病之一，而心电图是其诊断的重要依据。
为了可以实现长期、日常心电图监测，本文设计了一种简单，安全，高效的使用干式电极的非接触式心电检测系统。
这个系统不需要电极与人体肌肤的直接接触，就可以准确检测出人体的心电信号。
该系统由干式电极、心电信号采集单元、心电信号处理单元等几部分组成。
摘要先介绍了基础的心电信号知识，再介绍了一种新式的干式电极并阐述了心电信号检测电路的设计，提供了心电信号采集电路具体的设计方法与实现电路。
该心电检测电路包括心电前置放大器、低通滤波器、高通滤波器、50Hz陷波电路，主放大器，并有效地抑制了各种干扰。
11564关键词心电信号非接触式干式电极1 / 20关键词圆极化天线单馈增益轴比带宽介质厚度毕业设计说明书（论文）外文摘要TitleCircuit Design and Realizing for ECG DetectionAbstractHeart disease is one of the major diseases that threaten human health, while the ECG is an important basis for its diagnosis. In order to achieve long-term, daily ECG monitoring, we designed a simple, safe and efficient non-contact ECG detection system with the use of the insulated electrode. This system does not require electrodes and human skin in direct contact and it can accurately detect the body of the ECG signal. The system is composed of several parts, such as the insulated electrodes, the ECG signal acquisition unit and ECG signal processing unit.This study introduces ECG basic knowledge and a new---------------------------------------------------------------范文最新推荐------------------------------------------------------kind of insulated electrodes and then described the design of the ECG signal detection circuit, the ECG signal acquisition circuit design and circuit implementation. The ECG detection circuits including the ECG preamplifier, low pass filter, high pass filter, 50Hz notch circuit, main amplifier, and effectively suppress various kinds of interference.4.1.2仪用放大电路实现374.2低通滤波器电路实现394.3高通滤波器电路实现414.450Hz陷波电路实现424.5主放大电路实现444.6总心电检测电路实现463 / 20结论47致谢47参考文献491.绪论随着我国人口老龄化的加剧，心脏疾病的患病率也越来越高。
心电信号采集电路实验报告
心电放大电路实验报告一概述心脏是循环系统中重要的器官。
由于心脏不断地进行有节奏的收缩和舒张活动，血液才能在闭锁的循环系统中不停地流动。
心脏在机械性收缩之前，首先产生电激动。
心肌激动所产生的微小电流可经过身体组织传导到体表，使体表不同部位产生不同的电位。
如果在体表放置两个电极，分别用导线联接到心电图机(即精密的电流计)的两端，它会按照心脏激动的时间顺序，将体表两点间的电位差记录下来，形成一条连续的曲线，这就是心电图。
普通心电图有一下几点用途1、对心律失常和传导障碍具有重要的诊断价值。
2、对心肌梗塞的诊断有很高的准确性，它不仅能确定有无心肌梗塞，而且还可确定梗塞的病变期部位范围以及演变过程。
3、对房室肌大、心肌炎、心肌病、冠状动脉供血不足和心包炎的诊断有较大的帮助。
4、能够帮助了解某些药物（如洋地黄、奎尼丁）和电解质紊乱对心肌的作用。
5、心电图作为一种电信息的时间标志，常为心音图、超声心动图、阻抗血流图等心功能测定以及其他心脏电生理研究同步描纪，以利于确定时间。
6、心电监护已广泛应用于手术、麻醉、用药观察、航天、体育等的心电监测以及危重病人的抢救。
二系统设计心电信号十分微弱，频率一般在0.5HZ-100HZ之间，能量主要集中在17Hz附近，幅度大约在10uV-5mV之间，所需放大倍数大约为500-1000倍。
而50hz工频信号，极化电压，高频电子仪器信号等等干扰要求心电信号在放大的过程中始终要做好噪声滤除的工作。
下图为整体化框图。
三具体实现电路图如下：1 导联输入：导联线又称输入电缆线。
其作用是将电极板上获得的心电信号送到放大器的输入端。
心脏电兴奋传导系统所产生的电压是幅值及空间方向随时间变化的向量。
放在体表的电极所测出的ECG信号将随不同位置而异。
心周期中某段ECG描迹在这一电极位置不明显，而在另一位置上却很清楚。
为了完整描述心脏的活动状况，应采用多电极导联方式测量心电信号，基于现在的实验条件及要求，选择3导联方式：左臂（LA），右臂（RA）以及右腿（RL）。
心电放大器(电池供电)电路测试报告 (2)
心电放大器（电池供电）电路测试报告心电放大器（电池供电）电路测试报告一、实验概述从心电放大器（电池供电）电路的最初设计、到答辩时按照李刚教授的指导所进行的修改，以及后续的焊接、检测，整个心电检测装置调试为期一个多月。
在这一个多月中，自己从最初仅仅对电路的大致理解，到对电路的分模块分析，明白其原理，最到到用实验验证理论，从实践中检验自己的所学。
由于自己单片机的知识相对薄弱，没能采用单片机进行信号的精确处理。
因此在整个心电放大器设计中，以硬件电路为主，尽可能的采用一些方法减小噪声，以生成比较完美的心电图。
二、实验电路实验伊始，先按照最初的设计来进行电路的连接。
连接完测试时，发现一个比较重要的问题——噪声过大。
基于整体电路的设计没有问题，对部分电路进行了改动，以减少噪声的干扰，尤其是工频干扰的影响。
所采取改良的措施：1、将前置放大电路中的四个OP07改用为OPA4251。
OPA4251相比于OP07有如下的优点：1）集成性好2）低功耗（Iq=25μA）3）轨到轨rail-to-rail能够增加动态范围、抑制非线性失真、支持低电压4）高共模抑制比（124dB）2、尽量减少至于电路上方的电路线，防止其产生电场干扰。
并且通过焊接线将各个芯片的正负地等等引脚相连、3、将芯片的正负电源同地之间分别加电容，起到耦合作用。
加入耦合电容之后，能够有效地抑制电磁干扰信号的传入，对容易受干扰的器件或电路加以屏蔽。
4、更换前置电路的相关参数，改变放大倍数。
第一级的放大倍数由原先的4倍改变到7倍。
增大此倍数的原因是能够在第一级就可以将提取的的信号放大，不至于因为放大太小而导致在随后的电路中信号衰减过多。
第二级放大倍数由原先的26倍改变到15倍左右，使得整个前置的放大倍数能够在110倍左右。
5、将低通改在后级放大之后，进而能够有效的滤除高频噪声的干扰。
经过实际检测相比于低通在陷波、低通之前，产生的波形的噪声更小。
6、将能够使电源取反的芯片由TI7660换成ltc660，使整个负端的电压输出电流的能力增强。
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7.1 电子系统概述 7.2 信号检测系统中的放大电路 7.3 有源滤波器 7.4 心电检测电路
模拟电子技术
7. 信号检测与处理电路
7.4 心电检测电路
模拟电子技术
7. 信号检测与处理电路
心电检测中，测量的信号为mV级，需要进行信号 放大，要求放大倍数>30;
信号的频率范围大致在0.1-110Hz如之何间设，计为相了消除 高频干扰，需要设计滤波电路； 关电路？
模拟电子技术
7. 信号检测与处理电路
+
_+A1
uO1 R4
10k
R1 3.33k
uI
R2 3.33k
R3 3.33k
_
_ A2
+
10k
uO2 R5
(a) 写出uO3与ui的关系
R6 10k
_ + A3
10k
• R8 33k
uO3 R11
ห้องสมุดไป่ตู้
R7
R9 330k C1
_ + A4
C2 uO
15μF
110k RL 27k
模拟电子技术
7. 信号检测与处理电路
+
_+A1
uO1 R4
10k
R6 10k
R1 3.33k
_
uI
R2 3.33k
+ A3
R3 3.33k
_
_ A2
+
10k
uO2 R5
10k R7
所以，A·u1=U·o3/U·i=-3
(b) 电路的中频电压放大倍数
·
· ··
·
· ··
• R8 33k
uO3 R11
人体为大阻抗信号源，需要设计的放大器是高输 入阻抗，高共模抑制比的放大电路。
模拟电子技术
7. 信号检测与处理电路
在图示电路中，设各运放都具有理想特性。试求：
· ·· (a) Au1=Uo3/Ui
(b) 电路的中频电压放大倍数A·um=U·o/U·i
+
_+A1
uO1 R4
10k
R6 10k
R1 3.33k
+
10k
uO2 R5
f fH10k
uO3 R11
27k
R7
110k RL
(c) 整个电路的上、下限截止频率分别为
模拟电子技术
7. 信号检测与处理电路
+
_+A1
uO1 R4
10k
R6 10k
R1 3.33k
R9 330k C1
uI
R2 3.33k
_ + A3
• R8 33k
_ + A4
C2 uO
15μF
10通k 滤波器10k
R1 3.33k
R9 330k C1
uI
R2 3.33k
_ + A3
• R8 33k
_ + A4
_
_ A2
+
R3 3.33k 10k
uO3
10k
R11
uO2 R5测量放大R7器
27k
一阶无源高 通滤波器
C2 uO 15μF 110k RL
解 由图可知，运放A1~A3构成三运放测量放大器，运放A4构成 一阶低通滤波器，电容器C2 和负载RL构成高通滤波器。
R9 330k C1
_ + A4
C2 uO
15μF
110k RL 27k
模拟电子技术
7. 信号检测与处理电路
+
_+A1 · uO1 R4
10k
R6 10k
R1 3.33k
R9 330k C1
uI
R2 3.33k
_ + A3
• R8 33k
_ + A4
C2 uO
15μF
_
R3 3.33k
_ A2 fL
_
_ A2
+
R3
3.33k 10k
uO3 满足设10k计要求
R11
uO2 R5
R7
27k
110k RL
放大倍数>30 ··
·
信号的频率范围大致在0.1-110Hz
模拟电子技术
谢 谢！
模拟电子技术
R9 330k C1
uI
R2 3.33k
_ + A3
R8 •
33k
_ + A4
C2 uO 15μF
_
R3 3.33k
_ A2
+
10k uO2 R5
uO3
10k
R11 27k
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110k RL
模拟电子技术
7. 信号检测与处理电路
(c) 整个电路的上、下限截止频率fH和fL之值。
+
_+A1
uO1 一R4阶有源低R6