十二导联心电信号放大器设计
心电信号浮地放大器的设计
心电信号浮地放大器的设计摘要心电现象是人体生命活动的基本属性之一，它是反映人体生理状态的一种重要信息，心电图在医学上被广泛运用。
心电信号属于低频的微弱信号，为了对其进行处理和显示，必须将其放大到适当的幅度。
该论文分析了心电信号放大器的安全性、共模抑制比、输入阻抗、抗干扰能力与输入噪声等性能指标，讨论了心电信号放大器的发展趋势，以光电耦合方式作为本课题的研究方向，提出了一个心电信号浮地放大器的设计方案。
在该课题中，完成了心电信号浮地放大器的单元电路设计，包括前置放大电路、高通滤波器、50Hz陷波器、光电耦合隔离电路、低通滤波器、后级放大电路与浮地电源，并制作成一个实验装置。
通过对电路的仿真和实验装置的测试，检测了所设计的心电放大器的通频带、50Hz陷波、共模抑制比、输入阻抗与增益等主要性能指标，根据检测结果对所设计的电路进行了分析评价。
关键词：心电信号，浮地放大器，隔离，光电耦合ABSTRACTElectrocardio one of the basic attributes of human life, it reflects an important information of the physiological state. ECG has been widely used in medicine. Electrocardiosignal is a weak low-frequency signal, in order to process and display, it must be enlarged to the appropriate rate. This article analyzes performance indicators of electrocardiosignal amplifier, included safety, common mode rejection ratio, input impedance, anti-interference ability input noise etc. It discusses the development trend of electrocardiosignal amplifier, and with photocoupling for the subject of this research, gives a design of electrocardiosignal isolation amplifier.In this task, it has completed the design of unit circuits for electrocardiosignal isolation amplifier, including the pre-amplifier, high-pass filter, 50Hz notch filter, photocoupling isolation circuits, low-pass filter, after-class amplifier circuit and floating power supply, and an experimental device has been made. With simulation for the circuit and test for the experimental device, it detects the major performance indicators of the electrocardiosignal isolation amplifier designed in this task, including pass band, 50Hz Notch, common mode rejection ratio, input impedance, gain etc. According to test results, it gives analysis and evaluation to the circuit.Key words：electrocardiosignal, isolation amplifier, isolation, photocoupling目录中文摘要 (Ⅰ)ABSTRACT (Ⅱ)1绪论 (1)1.1 心电介绍 (1)1.2 心电图仪发展简史 (2)1.3心电图与心电图机的应用 (3)1.4心电图与心电图机的发展趋势 (4)1.5 心电信号放大器 (5)1.5.1 心电放大器的意义 (5)1.5.2 心电信号放大器的发展 (5)1.5.3 心电信号浮地放大器 (5)2 总体设计 (7)2.1 心电放大器的性能指标 (7)2.2 选择隔离方式 (8)2.3 确定功能模块 (8)2.4 系统框图 (9)3 单元电路设计 (11)3.1 前置级 (11)3.2 高通滤波器 (13)3.3 50Hz陷波器 (13)3.4 隔离电路 (15)3.5 后级放大电路 (18)3.6 浮地电源 (19)4 系统测试 (21)4.1 前置级 (21)4.2 滤波电路 (22)4.3 50Hz陷波器 (23)4.4 隔离电路 (24)4.5 后级放大电路 (24)4.6 系统参数 (25)5 分析与总结 (26)5.1 课题设计分析 (26)5.2 装置优化的方向与应用 (26)6 致谢 (27)参考文献 (28)附录A：元器件清单 (31)附录B：系统总电路图 (31)1 绪论1.1 心电介绍心脏是循环系统中重要的器官。
《12导联动态心电远程监测系统的设计与实现》
《12导联动态心电远程监测系统的设计与实现》一、引言随着科技的发展和人们健康意识的提高，心电监测已成为医疗领域的重要技术之一。
为了实现对患者心脏健康的持续监控，12导联动态心电远程监测系统应运而生。
本文将详细介绍该系统的设计思路、技术实现及实际应用效果。
二、系统设计背景与目标随着人口老龄化趋势加剧，心血管疾病的发病率逐年上升。
因此，对于心血管疾病的早期预防和及时诊断显得尤为重要。
12导联动态心电远程监测系统旨在为患者提供便捷、高效的实时心电监测服务，以便医生能够及时掌握患者的心电变化，从而制定出更为精准的治疗方案。
三、系统设计原理本系统采用12导联技术，通过体表电极采集患者的心电信号，并利用高灵敏度放大器对信号进行放大处理。
随后，系统通过无线传输技术将心电数据实时传输至远程服务器进行存储和分析。
医生可以通过电脑或手机等设备随时查看患者的心电数据，以便及时诊断和治疗。
四、系统组成与实现1. 硬件设计本系统硬件部分主要包括心电传感器、信号处理电路、无线传输模块等。
其中，心电传感器负责采集患者的心电信号；信号处理电路对采集到的信号进行放大和滤波处理；无线传输模块则将处理后的数据实时传输至远程服务器。
2. 软件设计软件部分包括数据采集模块、数据处理与分析模块、数据存储与传输模块等。
数据采集模块负责从心电传感器中获取原始心电数据；数据处理与分析模块对原始数据进行预处理和特征提取，以便医生进行诊断；数据存储与传输模块则负责将处理后的数据存储至远程服务器，并支持医生随时查看和下载。
五、系统实现技术1. 心电传感器技术：采用高质量的电极材料和优化电极布局，提高信号的稳定性和准确性。
2. 无线传输技术：采用蓝牙或Wi-Fi等无线传输技术，确保数据的实时传输和稳定性。
3. 数据处理与分析技术：采用先进的算法对心电数据进行预处理和特征提取，为医生提供准确的诊断依据。
4. 云存储技术：将处理后的数据存储至远程服务器，支持多端访问和数据共享。
心电放大器的设计
2011 ~ 2012 学年第二学期《心电放大器的设计》课程设计报告题目：心电放大器的设计专业：电子信息工程班级： 10信息本1 姓名：李闯鲍学贵张力王群陈浩马力余国军朱郑指导教师：倪琳电气工程系2011年5月12日1、任务书摘要心脏病已成为危害人类健康的主要疾病之一。
据统计，心血管疾病是威胁人类生命的主要疾病，世界上心脏病的死亡率仍占首位。
因此，对心血管疾病的诊断、治疗一直被世界各国医学界所重视，准确地进行心电信号提取，为医生提供有效的辅助分析手段是重要而有意义的课题。
随着电子技术的迅速发展，医用电子监护系统近年来己在临床诊断中逐渐应用。
针对心电信号的特点进行心电信号的采集、数据转换模块的设计与开发。
设计一种用于心电信号采集的电路。
人体的心电信号是一种低频率的微弱信号，由于心电信号直接取自人体，所以在心电采集的过程中不可避免会混入各种干扰信号。
为获得含有较小噪声的心电信号，需要对采集到的心电信号做降噪处理。
目前对心电信号的降噪有多种方法，本文主要从滤波的方面介绍将噪声从信号中分离。
关键词：心电信号采集，降噪，多级放大，电源电路目录第一章绪论 (5)第二章研究基础 (6)2.1 人体心电信号的产生机理 (6)2.2 ECG的作用第三章硬件电路设计 (7)3.1 心电信号采集电路的设计要求 (7)3.2 心电采集电路总体框架 (7)3.3 采集电路模块 (9)3.3.1前置放大电路设计 (9)3.3.3滤波电路设计 (11)3.4电平抬升电路 (14)3.5 心电信号的50Hz带阻滤波器设计 (14)3.6电源电路设计 (15)第四章仿真 (7)第五章结论 (7)第六章参考文献 (7)第七章附录 (7)第一章绪论心脏是人体血液循环的动力泵，心脏搏动是生命存在的重要标志，心脏搏动的节律也是人体生理状态的重要标志之一。
心脏的基本活动包括电活动和机械活动，每个心动周期都是电活动在前，机械活动在后。
心电信号是心脏电活动的一种客观表示方式，是一种典型的生物电信号，具有频率、振幅、相位、时间差等特征要素，比其他生物电信号更易于检测，并具有一定的规律性。
新型HOLTER的功能细节问题
新型HOLTER的功能细节问题屈建石，2007，11月一、记录盒中使用的文件系统。
由于现有的HOLTER的一个主要问题是对于存储介质的文件管理没有使用操作系统管理。
对于存储介质的读写不是在操作系统的管理下进行的。
因此造成了诸多的问题。
例如：只能使用Sundisk的卡才比较可靠；当存储卡的个别扇区损坏时，经过格式化之后，也不能使用；存储卡的容量改变时（例如增大到1G）时，也会出现问题；当存储介质改变时，也会出现不兼容的情况。
为此，记录盒中必须使用可靠的，和上位机的操作系统兼容的文件管理系统。
例如μC/FS。
二、前端电路：目前的12导联的HOLTER采用威尔逊电阻网络产生12导的心电信号。
其缺点是当一个导联的电极产生干扰时，会使所有12个导联的信号都会产生干扰，这对于上位机的软件分析很不利。
由于采用威尔逊网络，由RA,LA,RL形成所有电极的中心电位。
肌电干扰比较大。
和3导联记录器的双极导联系统不同，当左臂，右臂，右腿3个电极中任一个肢体，电极活动，或其附近的肌肉活动时，都会产生中心电位的波动。
从而在所有的导联上产生很大的干扰。
造成软件分析困难，模板增多，大量的“A”出现。
即使软件能正确的把这些干扰判定为干扰“A”，大量的“A”使得可用来正常分析的信息减少。
如果当一个导联出现干扰时不会影响其它导联，则分析软件可以采取自动更换导联的方式，舍去干扰导联，更换成另外的导联，以提高分析精度。
目前跑台使用的“牛津”电路形式和Marquette心电图机都没有采用威尔逊电阻网络产生12导的心电信号。
以避免各个导联相互干扰的情况。
因此有必要在前端电路中采用目前跑台使用的“牛津”电路形式的前端电路。
但是需要对于牛津电路的放大器进行改进设计，使得前端放大电路的通频带设计为0.04－150Hz (Marquette心电图机的指标)。
重新研究所使用的元件和印制板设计，尽量减小其功耗和体积。
尽量减少电源和地线带来的干扰信号，以使ECG的波形干净，干扰小。
心电信号放大器设计
心电信号放大器设计一、设计用于检测人体心电信号的放大器，要求如下：1、输入阻抗≥10MΩ。
2、共模抑制比≥80dB。
3、电压放大倍数1000倍。
4、频带宽度为0.5Hz~100Hz。
5、放大器的等效输入噪声（包括50Hz交流干扰）≤200μV。
二、设计方案分析1、心电信号的特点及检测人体的各种生理参数如心电、脑电、肌电等生物电信号都是属于强噪声背景下微弱的低频信号，是由复杂的生命体发出的不稳定的自然信号。
心电信号是人类最早研究并应用于临床医学的生物电信号之一，与其他生物电信号相比，该信号也比较容易检测同时具有直观的规律性。
一般人体心电信号的幅值约20μV~5mV，频带宽度为0.05Hz~100Hz，由于心电信号取自于活体，所以信号源内阻较高，且存在着较强的背景噪声和干扰。
在检测人体生物电信号时，需要采用所谓的生物电测量电极，又称引导电极来实现的，通过引导电极将生物电信号引入到放大器的输入端。
对于心电信号的检测，临床上为了统一和便于比较所获得心电信号波形，对测定心电信号（ECG）的电极和引线与放大器的联接方式有严格的统一规定，称之为心电图的导联系统。
目前国际上均采用标准导联，即将电极捆绑在手腕或脚腕的内侧面，并通过较长的屏蔽导线与心电放大器相连接。
标准导联有Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ。
其具体联接方法如图。
LAⅠ导联Ⅱ导联Ⅲ导联图1 标准导联联线方法2、心电信号放大器设计要求及组成根据心电信号的特点，对心电信号放大器的要求是高输入阻抗、高增益、高共模抑制比、低噪声、低漂移、合适的通频带宽度和输出较大的动态范围等。
典型的心电信号放大器的组成如图所示，主要有前置放大、高通滤波、低通滤波、50Hz陷波器、电压放大等电路。
图2 心电信号放大器组成框图三、 主要单元电路参考设计 1、 心电信号输入电极电极（导联）对心电信号放大器的质量影响很大，采用的电极应该具有贴附力强、透 气性好、吸汗、电极导电性能好、极化电压低的优质电极。
心电图信号放大器的设计与仿真特性分析
取R9=1KΩ，R10=24KΩ。C1、R8构成高通滤波器，要求 f =0.032Hz。取R8=1MΩ，则可算出C1=4.58μF，取标称值电容C1=4.7μF，算得fL=1/(2л C1 R8)=0.034Hz。C2，R10构成低通滤波器,要求f =250Hz。取R10=24KΩ,可算出C2=0.03316μF,取标称值电容C2=0.033μF，最后算出f =1/(2л C2 R10)=251.95Hz。可见满足带宽要求。
差模电压增益：1000(5V/5mV)；
差模输入阻抗：>10MΩ；
共模抑制比：80dB；
通频带：0.032Hz～250Hz。
2、方案设计
根据性能指标要求,要采用多级放大电路，其中前置放大器的设计决定了输入阻抗,共模抑制比和噪声,可选用BiFET型运放,本设计采用了LF4111型运放(其中Avo=4 10 ,Rid≈4 10 Ω,Avc=2)，由于单极同相放大器的共模抑制比无法达到设计要求(可通过Pspice仿真波形看出)，本设计采用了由三个LF411型运放构成的仪用放大器。
设计一个心电图信号放大器。
已知: Hz。
(2）人体内阻、检测电极板与皮肤的接触电阻(即信号源内阻)为几十千欧。
(3）放大器的输出电压最大值为-5V～+5V。
1、确定总体设计目标
由已知条件（1)可知该放大器的输入信号属于微弱信号,所要求的放大器应具有较高的电压增益和低噪声、低漂移特性。由已知条件（2)可知,为了减轻微弱心电信号源的负载,放大器必须有很高的输入阻抗。另外，为了减小人体接收的空间电磁场的各种信号(即共模信号)，要求放大器应具有较高的共模抑制比。因此，最后决定的心电放大器的性能指标如下：
心电图放大器课程设计
心电图放大器课程设计一、课程目标知识目标：1. 学生能理解心电图放大器的基本原理，掌握其主要组成部分及功能。
2. 学生能掌握心电图放大器的电路分析方法，了解不同类型放大器的特点。
3. 学生了解心电图信号的特点，能解释心电图放大器在生物医学工程中的应用。
技能目标：1. 学生能运用所学知识，设计简单的心电图放大器电路。
2. 学生能使用相关仪器和设备进行心电图放大器的测试与调试。
3. 学生具备分析心电图信号的能力，能对心电图放大器的性能进行评估。
情感态度价值观目标：1. 学生培养对生物医学工程的兴趣，提高对心电图放大器在医疗领域重要作用的认识。
2. 学生在学习过程中，培养团队合作精神，学会分享与交流。
3. 学生树立严谨的科学态度，提高对实验操作的安全意识。
课程性质：本课程为电子信息工程及相关专业的高年级学生设计，注重理论与实践相结合，以培养学生的实际操作能力和创新能力为目标。
学生特点：高年级学生已具备一定的电子电路基础和实际操作能力，对生物医学工程有一定了解，求知欲强，具备独立思考和解决问题的能力。
教学要求：结合课程性质和学生特点，本课程要求教师以实例为主线，引导学生掌握心电图放大器的基本原理和设计方法，注重培养学生的实践能力和创新能力。
在教学过程中，关注学生的个体差异，激发学生的学习兴趣，提高学生的综合素质。
通过本课程的学习，使学生能够将所学知识应用于实际工作中，为未来的职业生涯打下坚实基础。
二、教学内容1. 心电图放大器原理- 心电图信号特点- 放大器基本原理- 心电图放大器的主要性能指标2. 心电图放大器电路分析- 电压放大电路- 电流放大电路- 滤波电路- 信号检测与处理电路3. 心电图放大器设计方法- 放大器级联设计- 电路参数计算与选取- 仿真软件应用4. 心电图放大器应用与调试- 心电图放大器的实际应用案例- 调试方法与技巧- 性能测试与评估5. 教学内容的安排与进度- 第1周：心电图信号特点、放大器基本原理- 第2周：心电图放大器的主要性能指标、电压放大电路- 第3周：电流放大电路、滤波电路- 第4周：信号检测与处理电路、放大器级联设计- 第5周：电路参数计算与选取、仿真软件应用- 第6周：心电图放大器应用与调试、性能测试与评估教材章节关联：教学内容与教材第3章“生物医学信号检测与处理”和第4章“心电图放大器”相关内容相对应，涵盖了课本中关于心电图放大器的基本原理、电路分析和设计方法等方面的知识。
十二导联心电信号放大器设计
十二导联心电信号放大器设计摘要：本文介绍了心电图机及标准十二导联，根据“YY 1139-2000 单道和多道心电图机行业标准”，提出了心电信号放大的技术指标。
并采用以AD620及OP2335为核心的信号放大器来实现心电信号的放大，还设计了右腿驱动电路、低通滤波放大电路、0.05Hz高通滤波器电路及50Hz陷波电路，是一种实用的心电信号前端采集放大电路。
关键词：心电图；前置放大；YY1139-2000 标准1 引言1.1心电图介绍在当今社会中,心脏病等心血管已经成为了世界范围内常见的疾病,号称“头号杀手”。
由于心脏病有突发性以及长久性，对心脏病人也需要长期的治疗和监护。
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。
图2.1 标准的心电图心电图是检查心脏情况的一个重要方法，其应用范围包括以下几个方面：1) 分析与鉴别各种心律失常。
2) 查明冠状动脉循环障碍。
3) 指示左右房窜肥大的情况，协助判别心瓣膜病、高血压病、肺源性及先天性心脏病的诊断。
4) 了解洋地黄中毒、电解质紊乱等情况。
5) 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。
心电图机是诊断心脏病的重要仪器之一，能够为医生提供最直观的心电波形。
欧美国家已经普遍使用十二导心电图机。
十二导联心电图同步记录能客观表达各波、段和间期，可以对早博、心动过速、预激综合征、束支阻滞及分支阻滞等进行定位诊断与鉴别诊断；将心电数据存入数据库，可以进行各种电参数的统计学处理，为临床医疗和科研工作带来了极大便利。
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十二导联心电信号放大器设计摘要：本文介绍了心电图机及标准十二导联，根据“YY 1139-2000 单道和多道心电图机行业标准”，提出了心电信号放大的技术指标。
并采用以AD620及OP2335为核心的信号放大器来实现心电信号的放大，还设计了右腿驱动电路、低通滤波放大电路、0.05Hz高通滤波器电路及50Hz陷波电路，是一种实用的心电信号前端采集放大电路。
关键词：心电图；前置放大；YY1139-2000 标准1 引言1.1心电图介绍在当今社会中,心脏病等心血管已经成为了世界范围内常见的疾病,号称“头号杀手”。
由于心脏病有突发性以及长久性，对心脏病人也需要长期的治疗和监护。
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。
图2.1 标准的心电图心电图是检查心脏情况的一个重要方法，其应用范围包括以下几个方面：1) 分析与鉴别各种心律失常。
2) 查明冠状动脉循环障碍。
3) 指示左右房窜肥大的情况，协助判别心瓣膜病、高血压病、肺源性及先天性心脏病的诊断。
4) 了解洋地黄中毒、电解质紊乱等情况。
5) 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。
心电图机是诊断心脏病的重要仪器之一，能够为医生提供最直观的心电波形。
欧美国家已经普遍使用十二导心电图机。
十二导联心电图同步记录能客观表达各波、段和间期，可以对早博、心动过速、预激综合征、束支阻滞及分支阻滞等进行定位诊断与鉴别诊断；将心电数据存入数据库，可以进行各种电参数的统计学处理，为临床医疗和科研工作带来了极大便利。
根据目前的微电子、单片机和计算机技术成功研制出一种便携式心电图机，它可通过液晶显示器显示心电图，同时将数据在计算机上显示并通过网络实现信息远传，是一种新颖的临床和家庭兼用的心电图机。
1.2标准十二导联简介人体是一个导体，心脏壁收缩引起的动作电势使电流由心脏传播至整个人体，所传播的电流在人体的不同部位产生不同的电势，可以通过电极在皮肤表层感应得出。
为了完整地记录心脏的电活动状况，常用水平和垂直方向的十二种不同导联作记录，称为标准十二导联，即Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ、aVR、aVL、aVF、V1、V2、V3、V4、V5、V6导联。
测量时须在人体上安放10个电极，分别为：右手电极VR、左手电极VL、右腿电极RL、左腿电极VF、胸部6个电极C1~C6。
根据国家标准，由这些电极可以合成标准12导联心电图，合成方式如下：1) 标准肢体导联：导联I=VL－VR；导联II=VF－VR；导联III=VF－VL；2) 加压单极肢体导联：aVR=VR-(VL+VF)/2；aVL=VL-(VR+VF) /2；aVF=VF-(VL+VR)/2；3) 常用的胸导联：胸导Vi=Ci-(VR+VL+VF)/3，式中，VR、VL、VF和Ci(i=1~6)表示右臂、左臂、左腿和胸壁的电位。
2 设计要求与技术指标2.1 具体要求总体设计要求由于心电信号的微弱、干扰大、低频等特性，所以心电数据采集预处理系统的总体设计目标是：1）高输入阻抗心电信号本身是高阻抗的微弱信号源，而测量电极也呈现很大的阻抗，并且因人而异，和放置的方法有很大的关系；而且信号源电阻和电极电阻是频率的函数，都是随着频率的增加而下降；如果放大器相比信号的电阻太小，会出现输入信号小而且不稳定的情况。
2）高共模抑制比人体携带有50HZ 的工频干扰，在提取心电信号时，又有其他生理信号的干扰，加上外界的电磁干扰和系统本身的噪声，这些都表现为共模干扰。
为了抑制这些共模干扰，必须要求放大器有很高的共模抑制比。
3）低噪声、低漂移高阻抗的心电信号会产生很大的热噪声，这对于毫伏级的测量系统必须是低噪声的。
基线漂移和零点漂移会给测量带来很严重的后果，甚至造成无法正常工作。
4）设置保护电路作为生物医学测量的生物电放大器还必须考虑设计保护电路，以防止医护人员和病人在使用过程中受到电击。
本设计根据医疗仪器的特点，采用隔离电源、光电隔离传输方式。
2.2 主要技术指标根据YY 1139-2000 单道和多道心电图机行业标准提出以下技术指标1）输入阻抗：≥5MΩ2）偏置电流：<2nA3）输入噪声：<10uV4）共模抑制比：≥100dB5）耐极化电压：±300mV6）漏电流：<10uA7）频带：0.05～250Hz3系统设计3.1设计思路心电信号十分微弱，常见的心电频率一般在0—100Hz之间，能量主要集中在17Hz附近，幅度小于5mV，心电电极阻抗较大，一般在几十千欧以上。
在检测生物电信号的同时存在强大的干扰，主要有电极极化电压引起基线漂移，电源工频干扰(50Hz)，肌电干扰(几百Hz以上)，临床上还存在高频电刀的干扰。
电源工频干扰主要是以共模形式存在，幅值可达几V甚至几十V，所以心电放大器必须具有很高的共模抑制比。
电极极化电压引起基线漂移是由于测量电极与生物体之间构成化学半电池而产生的直流电压，最大可达300mV，因此心电放大器的前级增益不能过大，而且要有去极化电压的RC常数电路。
由于信号源内阻可达几十KΩ、乃至几百KΩ，所以，心电放大器的输入阻抗必须在几MΩ以上，而且CMRR也要在60dB以上（目前的心电图机共模抑制比一般均在89dB）。
同时要在无源、有源低通滤波器中有效地滤除与心电信号无关的高频信号，通过系统调试，最后得到放大、无噪声干扰的心电信号。
3.2结构框图本电路设计主要是由五部分构成。
1、前置放大电路。
其中前置放大器是硬件电路的关键所在，设计的好坏直接影响信号的质量，从而影响到仪器的特性；2、共模抑制电路。
在设计中使用了右腿驱动电路、屏蔽驱动电路，它们可以消除信号中的共模电压，提高共模抑制比，使信号输出的质量得到提高；3、低通滤波电路及时间常数电路。
常见的心电频率一般在0.05--100Hz之间，能量主要集中在17Hz附近，幅度微小，大概为5mV，临床监护有用频率为0.5～30几HZ，因此设计保留40HZ以下的信号。
时间常数电路实现一阶无源高通，截止频率为0.05HZ，时间常数为3.6s。
4、工频50Hz的陷波电路。
本设计采用了双T带阻滤波电路，它能够对某一频段的信号进行滤除，用它能有效选择而对电源工频产生的50Hz的噪声进行滤除；5、主放大电路：心电信号需要放大上千倍才能观测到，前置放大增益只有100~250左右，在这一级还需要放大4~10倍左右。
总体电路框图如图图3.1 总体电路框图3.3电路设计3.3.1 前置放大电路由于人体心电信号的特点，加上背景噪声较强，采集信号时电极与皮肤间的阻抗大且变化范围也较大，这就对前级(第一级)放大电路提出了较高的要求，即要求前级放大电路应满足以下要求：高输入阻抗；高共模抑制比；低噪声、低漂移、非线性度小；合适的频带和动态范围。
为此，选用Analog公司的仪用放大器AD620作为前级放大(预放)。
AD620的核心是三运放电路(相当于集成了三个OP07运放)，其内部结构如图3.2所示。
图3.2 AD620 放大器内部结构图该放大器有较高的共模抑制比(CMRR)，温度稳定性好，放大频带宽，噪声系数小且具有调节方便的特点，是生物医学信号放大的理想选择。
根据小信号放大器的设计原则，前级的增益不能设置太高，因为前级增益过高将不利于后续电路对噪声的处理。
图3.3 前级放大电路参数选择：由于AD620的增益与之间关系如下：G=1+(R1+R2)/R3，选取R21=R22=27K,R23=6.2K, C21=39pF, C22=200pF,C23=39Pf,前置放大倍数：G1=1+(R1+R2)/R3=9.7。
3.3.2 右腿驱动电路体表驱动电路是专门为克服50Hz共模干扰，提高CMRR而设计的，原理是采用人体为相加点的共模电压并联反馈，其方法是取出前置放大中的共模电压，经过驱动电路倒相放大后再加回体表上，一般的做法是将此反馈共模信号接到人体的右腿上，所以称为右腿驱动，通常，病人在做正常的心电检测时，空间电场在人体产生的干扰电压以及共模干扰时非常严重。
而使用右腿驱动电路就能很好的解决上述问题，下图就是右腿驱动的电路图。
其反馈共模电压可以消除人体共模电压产生的干扰，还可以抑制工频干扰。
图 3.4 右腿驱动电路图参数选择：如上图上标示，C41=0.01Uf,R41=10K,C42=1M.3.3.3 低通滤波放大电路由RC元件与运算放大器组成的滤波器称为RC有源滤波器，其功能是让一定的频率范围内的信号通过，抑制或急剧衰减此频率范围以外的信号。
具有理想幅频特性的滤波器是很难实现的（如图3.5虚线）。
只能用实际的滤波器的幅频特性去逼近理想的特性。
常用的方法是巴特沃斯（Butterworth）逼近和切比雪夫（Chebysher）逼近，为保证心电信号原形，采用较平坦的巴特沃思有源滤波。
如图所示，滤波器的阶数N越高，幅频特性衰减的速度越快，就越接近于理想幅频特性。
图3.5 巴特沃斯幅频特性图3.6 实用二阶低通巴特沃思滤波器参数选择：要滤除250Hz的频率，经过Mulisim仿真选择阻值，如图上图中各元件的标注，R41=R42=R=6.8k,C41=C42=0.1uf,f=1/(2πRC)=258Hz，基根据二阶低通巴特沃思滤波器公式：截止频率为H本上符合设计要求。
3.3.4 0.05Hz高通滤波器电路此次设计用的是反相的二阶巴特沃兹高通滤波器，其中放大倍数设置为1，截止频率为0.05Hz。
如图3.7所示，各个电阻以及电容的参数值在电路中已标明。
图3.7 巴特沃兹二阶反相高通滤波电路3.3.4 50Hz陷波电路工频干扰时心电信号的主要干扰，虽然前置放大电路对共模干扰具有一定的抑制作用，但是有部分工频干扰是以差模方式进入电路的，且频率处于心电信号的频带之内，加上电极和输入回路不稳定的因素，前级电路输出的心电信号仍存在较强的工频干扰，所以必须专门滤波。
采用如下图所示的有源双T带阻滤波器，该电路的Q值随着反馈系数β(0<β<1)的增高而增高，Q值与β关系如下Q=1/(1-β),调节下图中的R64和R64可以改变Q值。
图3.8 50HZ双T陷波电路参数选择：实验中选用陷波效果很好的经验参数。
即R61=R62=R=33 KΩ，R64=2KΩ，R4=148KΩ,R63=1/2 R=15KΩ。