简易心电图讲义仪设计
14-2简易心电图仪设计和实现
图 7 浮动负 负载原理图 路中，A1，A2 2、A3 及其周 周边电阻构成 成三运放仪用放大器；A4、 、A5 的作用是将 上图电路 共模 模信号从两个 个 R0 的中点 D 取出， 经倒 倒相放大后加至电源线的中 中线端 （O 点 点） ,如上图所 所示。 使其 其电桥正负电 电源的中线于 于 1.5m 长的传 传输线外表电 电线相连并浮 浮地。这样做 做的目的是要 要进一 步提 提高前级共模 模抑制能力。其原理如下 ： 当某个时刻 刻，在 P1 点、P2 点的感应 应有共模信号 号，并设此时 时的共模输入 入信号为正值 值，经 过A A1、A2 放大后 后，在 B1、B2 点会产生较 较大同极性的 的共模信号，于是在 D 点 点可取出正极 极性的 共模 模信号，经过 过 A4 倒相，A5 跟随，在正 正负电源的中 中点 O 便得到 到负极性的共 共模信号，这 这样一 来，使 P1、P2 点的共模信号 点 号下降，最后 后使前级输出的共模信号下 下降，反之亦 亦然(正负电源的 中点 点 O 为浮动负 负载的参考点 点，按导联 I、 、II 方法连接 接的参考点，根据要求，则为 RL)。上述 分析 析表明，对共 共模信号而言，前级又引入 入了一个反馈 馈深度很大的 的负反馈，使 使前级输出的共模 信号 号大大下降，起到进一步抑制共模信号 号的作用，这 这可以使共模 模抑制比 KCMRR 在原来的基 基础上 提高 高 1-2 个数量 量级。 而对差模 模信号的放大 大倍数没有任 任何影响。 根据浮动负载 根 载的降噪原理 理及导 联 I、II 的接法 法要求，本实 实验中的降噪 电路如下：
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格、长度均一样 样，甚至人体卧床的姿势也 也要对称，如 如果不对称，比如，左手 手和右手垂直 直，则 两路 路感应的干扰 扰信号的幅度 度和相位就存在 在显著差异。 要 要保证干扰信 信号在放大器 器对称点处（A A 与 A’、B 与 B’）不形 形成差信号，在使用三运 运放仪 用放 放大器的时候 候，因尽量使使 使用的运放参 参数相同，并 并仔细匹配相 相关电阻；使 使用单片仪用放大 器时 时，应该选择 择 A1A，A2A 的内 内部参数和外 外接电阻完全 全对称。内部 部电路的对称 称已经由集成 成芯片 获得 得了保证，外 外部对称则是 是靠结构、工序 序给以保证。 3. .2.3 提高放 放大器的共模 模抑制比 KCMR MR 120dB 选 选择高共模抑 抑制比集成仪 仪用放大器 IN NA2128， 它的 KCMR》 B； 如果心电取 取最小值 20 V ， 50HZ Z 市电的共模 模信号为 5V，则信噪比为 为 5000 10 0 / 20 2.5 10 108( (dB) ，这 已经
简单心电图仪设计论文
简易心电图仪摘要：本系统主要以TI公司的低功耗msp430单片机为控制核心，由放大电路、右腿驱动电路、滤波网络、心电波形显示、存储与回放等模块组成。
利用高精度仪表放大器INA128和精密放大器OP07级联的方式对两路心电信号放大。
采用有源高低通滤波电路对心电信号进行综合处理。
设计还采用了右腿驱动电路抑制干扰，提高了放大器的共模抑制比。
单片机和液晶显示器实现了对心电波形的显示、存储与回放。
最终达到各项指标的要求，实现了低功耗的特点。
关键字：示波器滤波网络右腿驱动OP07 NE5532目录一、绪论 (3)（一）研究背景 (3)（二）心电图仪的发展现状 (3)（三）研究意义 (4)二、总体设计 (4)（一）便携式要求 (4)（二）设计框图 (5)三、硬件设计 (5)（一）电极的选择 (5)（二）导联方式的选择 (6)（三）放大电路 (7)（四）滤波网络 (8)四、软件设计 (9)（一）软件设计框图 (9)（二）程序源代码 (11)五、测试 (11)（一）测试仪器 (11)（二）系统测试 (11)（三）测试结果 (12)附录 (13)附录一 (13)附录二 (13)一、绪论(一)研究背景有很多病情较轻或者处在康复期内的心脏病患者，在较长时期内都离不开心电监护系统；或者有些心脏病偶发患者需要长期、连续观察心电参数，以捕捉某一瞬间出现的症状；也有些偏远地区的医院遇到疑难病症，病人在较长时间内需要得到上级医院专家的观察。
基于上述情况，开放一种便携的家用心电图仪，使得病人在家里可以观察并记录自己的心电信号，以备医生检查需求。
本设计介绍的就是一款体积小、重量轻、成本低、质量高、操作简单的便携式心电图仪。
(二)心电图仪的发展现状20世纪80年代心电图仪的特点是小型化、记录时间长，回放系统使用了计算机，并能够准确计算心率、异位心搏和ST段改变，打印系统已经普遍配备激光打印机。
20世纪90年代后的心电图仪的特点是体积小、佩戴舒适、存储容量打、电波保真度搞等。
简易心电图仪课程设计
提供计数器计时中断。
计数器的时钟源频率最高可以设置为24.512MHz，经过分频后有多种采样频率可选。
而且凌阳单片机的汇编语言中已经有FIR算法可以直接应用，因此可以做出16阶的数字滤波。
虽然16阶的数字滤波器效果不是十分理想，不能充分发挥数字滤波的性能，但可以起辅助滤波作用。
综上所述，由于本系统除了波形处理外，还要求具有数字存储和回放功能，因此本系统采用模拟、数字滤波相结合的方案，对通过两种标准导联所采集的两路心电信号分别进行以100Hz 和500Hz 为截止频率的模拟低通滤波，对要进行存储的信号，在用单片机采样的同时对其进行数字滤波，截止频率可设置低于50Hz，以避免工频信号干扰，使所存储回放的心电波形更为清晰。
四陷波处理方案论证比较本系统要除去工频50Hz的干扰，需要对混杂在心电信号里的50Hz信号作尽可能大的衰减处理。
处理方案集中在两种：自适应相干模板法和模拟陷波法。
方案1 自适应相关模板法自适应相关模板法利用工频干扰的相关特性，从原始输入信号中得到工频干扰的模板，进而从原始输入信号中减去工频干扰的模板，达到滤除工频干扰的目的。
但这种方法算法虽简单但程序设计比较复杂，考虑到课程设计时间有限，故不采取这个方案。
方案2 模拟陷波法图1 为双Ｔ网络幅频特性曲线。
图1通过图1幅频特性可知，对于ω=ω0的其他频率信号，通过双T网络具有较强的负反馈，因为双Ｔ网络具有良好的滤波特性，在仪表的电源噪声滤波电路中获得了较为广泛的应用，又因为双T 网络具有比RC串、并联网络更好的选频特性，故我们选用双T 网络进行陷波。
综上比较，模拟陷波方案比较简易可行，因此选择模拟陷波方案系统设计综合以上方案论证与分析，我们得出总体设计框如下：图3为心电信号放大电路。
电极采集到的心电信号大约为20 μ V～20mV，而灵敏的仪表放大器INA128 只需外接一个电阻就能将信号放大1～10000 倍，其增益G 与外接电阻的RG 的计算公式为：RG 1G k 50-Ω=当G=1000时，RG=50.05Ω。
简易心电图仪
简易心电图仪摘要本简易心电图仪由仪表放大电路、带通滤波电路、同相放大电路和通用示波器组成。
本设计对采集的心电信号进行放大、滤波，最后将其清晰稳定地显示在双踪示波器上。
所设计的放大电路要求具有高增益、高共模抑制比、低噪声、低漂移，因此在放大电路中采用仪表放大电路提高系统的性能指标要求。
目录一前言--------------------------------------------------------二原理---------------------------------------------------------三设计要求---------------------------------------------------3.1设计功能-----------------------------------------------3.2技术指标-----------------------------------------------四方案设计---------------------------------------------------4.1、理论分析与设计方案的选用-----------------------4.1.1系统方案框图------------------------------------4.2、方案论证与比较------------------------------------4.2.1前置放大模块------------------------------------4.2.2模拟滤波模------------------------------------4.2.3后置放大模块------------------------------------五单元电路的设计分析与计算----------------------------六指标测试-----------------------------------------------------七总结---------------------------------------------------八附录---------------------------------------------------一前言由于人的心电信号是一种低频率的微弱的信号属于低频小信号，而心电信号直接取自人体，所以在心电采集的时候不可避免会混入各种干扰信号。
简易心电图仪设计(课程设计)
重庆理工大学《生物医学工程》课程设计报告题目：简易心电图仪的设计班级：生物医学工程11级学号：**********名：***指导老师：周奇、陈国明日期：2014年9月摘要心电图是临床疾病诊断中常用的辅助手段。
心电数据采集系统是心电图检查仪的关键部件。
人体心电信号的主要频率范围为0.05Hz~100Hz，幅度约为0~4mV，信号十分微弱。
由于心电信号中通常混杂有其它生物电信号，加之体外以50Hz 工频干扰为主的电磁场的干扰，使得心电噪声背景较强，测量条件比较复杂。
为了不失真地检出有临床价值的干净心电信号，往往要求心电数据采集系统具有高稳定性、高输入阻抗、高共模抑制比、低噪声及强抗干扰能力等性能。
本设计利用集成仪表放大器AD620和滤波电路设计了一种符合上述要求的简易心电图仪。
关键词：心电图干扰 AD620 滤波AbstractElectrocardiogram is commonly used in clinical disease diagnosis of auxiliary means. Ecg data acquisition system is electrocardiogram checking of the key components. The main body ecg signal frequency range is 0.05 Hz ~ 100Hz, amplitude is approximately 0 ~ 4mV, signal is very weak. Because electrocardiosignal usually mingled with other biological signals, coupled with the in vitro in 50Hz power frequency interference of electromagnetic interference, mainly making ecg noise background stronger, measuring conditions are complex. In order not to distortion to detected with clinical value of ecg signal, clean often ask ecg data acquisition system with high stability, high input impedance, high common mode rejection ratio, low noise and strong anti-jamming ability, such as performance. This design using integrated instrumentation amplifier AD620 and filter circuit design a kind of to satisfy the above-mentioned requirements of simple ecg apparatus.Keywords: electrocardiogram interference AD620 filtering目录摘要 (2)Abstract (3)目录 (4)1、设计要求 (5)2、方案设计 (5)2.1理论分析及芯片选用依据 (5)2.2设计方案论证 (6)2.2.1输入回路噪声抑制设计 (6)2.2.2 前置放大模块 (6)2.2.3 滤波网络模块 (7)3、系统实现 (7)3.1主要单元电路设计 (8)3.1.1前置放大模块及右腿驱动电路 (8)3.1.2 主放大器电路 (8)3.1.3 滤波电路................................................................................................. 错误!未定义书签。
简易心电图仪的设计
本科毕业设计简易心电图仪的设计摘要随着社会的发展和人们生活水平的不断提高，人们对健康的重视程度与日俱争特别是近年来老龄化得加剧，而且心血管疾病的发病率也不断上升。
目前心血管疾病成了威胁人类生命的主要疾病，心脏病已经成了世界上死亡率最高的疾病。
鉴于这种严峻形势，提高预防和监测该疾病的手段势在必行。
而心电信号是发现心脏病的最直接手段。
但目前医院用的心电监护价格昂贵，维护费用高，患者检查的经济负担重，不能做到随时地都能检查。
因此设计一种便携式，价格便宜且实用的心电监护仪器具有重要意义。
人体心电信号中的各种生理参数都是由复杂生命体(人体)所发出的强噪声条件下的微弱信号（除体温等直接测量的参数外），心电信号的幅值在10uV～4mV之间,频率的范围为0.05～100Hz，其中淹没在50Hz 的工频干扰中和人体的其他信号中，检测的过程及其方法比较的复杂。
除去信号检测过程中的干扰、噪声，进行心电信号的分析是由心电图仪的重要功能之一。
本文考虑从人体心电信号的特点-信号微弱，低频，高阻抗，不稳定性和随机性。
采用了心电性信号的输入—右腿驱动电路、三级放大电路-前臵放大，电压放大，功率放大。
并用M u ltisim软件进行模拟仿真。
该由运算放大器构成的简易心电图仪，具有体积小，携带方便，实用性强等优点。
关键词：微弱信号；运算放大；心电图AbstractWith the social development and continuous improvement of livingstandards,peoplewiththeemphasisonhealth,especiallyinrecentyearsatboththeagingofwar have increased, and the incidence of cardiovascular disease arealsorising.Cardi o vascul a r disea s e i s current l y t h e ma i n t hre at t o hum a n lif e has become,hea rtdisease has become the world's highest mortality.The ECG signal is found in the most direct means of heart disease. However,the hospitalECGuseexpensive,highmaintenancecosts,checktheeconomicburdenof pa tients and can not be checked at any time, anywhere. Therefore the design ofaportabl e, che a p and practica l ECG monit or ing equi pm ent i s of g re a tsig ni ficance.The frequencychanges from 0.05Hz to 100Hz.The electrocardiac signalis inundatedwith50Hzelectricfrequencysignalandother person’s signal.The electrocardi acsignalisoneofthe mostimportantcheckingprocedureandmethodare complex.W e c on s i de r bot h the charac t er i sti c s of hum a n EC G - weak s i g n a l, l ow fre q ue n c y,high impedance, instability and randomness. With the heart electrical signal input-right leg drive circuit, three-level amplifier circuit - pre-amplification,voltage amplification, power amplification..Given this grim situation, improve the prevention and monitoring of the disease me ans im p er a ti ve.C ons tit ut edbyt heope r ationa l ampli f ierde s igned i n t hi s paperasimple ECG, with a small, portable, practicaldvantages.Key words: Weaksingal ；Op Zoom ；ECG目录摘要 (II)A b s t r a ct (III)目录 (IV)第 1 章绪论 (1)1.1心电图仪的发展史 (1)1.2国内外现状 (1)1.3心电信号基本理论 (2)1.4心电信号的特点 (3)第 2 章心电图仪的基本原理 (4)2.1心电图仪的基本组成框架 (4)2 .2 心电图仪的输入部分设计 (4)2.2.1心电信号的检测 (4)2.2.2抑制心电信号中50Hz 共模信号干扰的有效方法 (5)2.3心电图仪中心电放大部分 (6)2.3.1高频滤波部分 (7)2.3.2无源高通滤波器 (7)2.3.3第一级放大电路 (9)2.3.4第二级放大电路 (10)2.3.5有源低通滤波电路 (11)2.3.6第三级放大电路 (12)第 3 章用M u l t i s i m进行模拟仿真 (13)3.1multisim软件介绍 (13)3.2放大部分的模拟仿真 (14)3.2.1 第一级放大电路仿真 (14)3.2.2第二级放大电路仿真 (16)3.2.3第三级放大电路仿真 (17)3.3滤波电路的仿真 (18)3.3.1低通滤波电路的仿真 (18)3.3.2高通滤波电路的模拟仿真 (19)3.4心电放大电路设计总图 (20)第 4 章总结 (22)致谢....................................................................................................................错误！未定义书签。
简易心电图仪报告
简易心电图仪组员: 谢厚瑶: 赵雯雯: 王世雨2012年8月8日简易心电图仪摘要:本简易心电图仪由仪表放大电路、低通滤波电路、同相放大电路和通用示波器组成。
本设计对采集的心电信号进行放大、滤波，最后将其清晰稳定地显示在双踪示波器上。
所设计的放大电路要求具有高增益、高共模抑制比、低噪声、低漂移，因此在放大电路中采用仪表放大电路提高系统的性能指标要求。
引言;本题是用铜片来检测人体的心电信号，然后将测量到的缓慢变化的微弱心电电信号进行放大处理,根据题目要求,系统可由以下几个部分组成:稳压电源、前置放大、信号滤波、后级放大部分。
其中前置放大用集成仪表放大器INA102，其外围元件少，增益可控，共模抑制比高，滤波采用低通滤波，后级放大用同相比例运算电路，很容易就能做到题目要求的1000倍放大倍数。
其中运放用op07，该运放噪音低，可有效的达到题目的技术指标。
一、方案设计1.系统框图2、方案比较与选择2.1前置放大前置放大模块在整机中处于非常重要的地位，其性能决定了整机的主要技术指标。
前置放大模块应满足高输入阻抗、高共模抑制比、低噪声、低漂移的要求。
方案一：采用分立元件构成仪表放大电路，输入端用运放构成差动放大器，加入电压串联负反馈，这样其输入阻抗很高，这样就可以忽略人体阻值的变化。
只要参数得当，增益很容易达到80dB以上。
方案二：采用集成仪表放大器INA102或者INA103等芯片,外围电路少,增益容易控制,增益最小90dB,各项都符合要求.由于集成芯片暂时缺失,本设计采用方案一.2.2低通滤波方案一:由于心电信号具有脉冲波形的特性,为保证不是真的放大,必须考虑滤波器的相位特性.只有贝塞尔滤波器满足相位要求.具体用分散选频式结构带通滤波器,其抗干扰能力强.方案二:题目对高频响应截至频率没有提出要求,故可选用较简单的二阶集中选频式的低通滤波器.本设计采用方案二.2.3.后级放大方案一：用一般的通用型运放构成同相比例元算电路，很容易就能控制其放大倍数。
简易心电图仪课程设计
简易心电图仪课程设计一、课程目标知识目标：1. 学生能够理解心电图的基本工作原理，掌握心电信号的采集、放大和显示过程。
2. 学生能够描述心电图仪中各组成部分的功能，如电极、放大器、滤波器和显示屏。
3. 学生能够解释心电图波形的意义，如P波、QRS波群和T波。
技能目标：1. 学生能够正确操作简易心电图仪，完成心电信号的采集和初步分析。
2. 学生能够运用所学的知识，设计简单的心电图仪电路，并进行实际操作。
3. 学生能够运用心电知识解决实际问题，如分析异常心电图波形。
情感态度价值观目标：1. 学生能够培养对生物医学工程的兴趣，激发探究心电现象的欲望。
2. 学生能够认识到心电图在临床诊断中的重要性，提高对医学技术的尊重。
3. 学生能够增强团队合作意识，通过小组讨论和实践，提高沟通与协作能力。
分析课程性质、学生特点和教学要求：1. 课程性质：本课程属于科学实践类课程，注重理论知识与实际操作相结合。
2. 学生特点：八年级学生对生物医学工程有一定了解，具备基本的物理知识和动手能力。
3. 教学要求：教师需引导学生将所学知识应用于实际操作中，培养学生的创新思维和动手能力。
二、教学内容1. 引入心电图基本概念：介绍心电图的定义、作用和临床应用，让学生了解心电图的起源和发展。
2. 心电图仪工作原理：讲解心电图仪的电极放置、信号采集、放大、滤波和显示过程，引导学生理解各环节的作用。
3. 心电图波形分析：详细讲解P波、QRS波群和T波的特点，使学生能够识别和分析正常心电图波形。
4. 简易心电图仪制作：指导学生按照教材章节内容，设计并搭建简易心电图仪电路，进行实际操作。
5. 异常心电图案例分析：结合教材内容，分析常见的心电图异常现象，提高学生的临床诊断意识。
教学内容安排和进度：第一课时：引入心电图基本概念，心电图仪工作原理。
第二课时：心电图波形分析，简易心电图仪制作（理论部分）。
第三课时：简易心电图仪制作（实践部分），异常心电图案例分析。
简易心电图仪
简易心电图仪的设计与实现江汉大学物理与信息工程学院叶杨婷王才才张义涛摘要：介绍了一种简单稳定的心电图仪设计思路，给出了通过模拟电路和单片机实现简易心电图仪的解决方案，总结了简易心电图仪各模块功能，并提出优化方式。
关键词：心电图仪；单片机；仪用放大器一、设计要求（1）导联电极说明：RA：右臂；LA：左臂；LL：左腿；RL右腿。
第一路心电信号，即标准Ⅰ导联的电极接法：RA接放大器反相输入端，LA接放大器同相输入端，RL作为参考电极，接心电放大器参考点。
第二路心电信号，即标准Ⅱ导联的电极接法：RA接放大器反相输入端LL接放大器同相输入端，RL作为参考电极，接心电放大器参考点。
（RA，LA，LL和RL的皮肤接触电极分别通过1.5M长的屏蔽导联线与心电信号放大器连接）（2）制作一路心电信号放大器要求将心电电压信号放大1000倍，测试误差小于5%；测试仪的高低频截止频率分别为100Hz和0.05Hz，要求频带内响应波动在3分贝以内；共模抑制比为60分贝，共模输入电压范围是-7.5V——+7.5V，差模输入电阻为5兆欧姆，输入电压动态范围大于10V（3）扩展实现心电信号的存储回放功能。
R A图1 简易心电图仪示意图-------------------------------------------------------------------------------------------------------备注：本设计是2004年暑期湖北省大学生电子设计竞赛赛题之一二、简易心电图仪框图及工作原理根据上述设计要求可总结出：由于心电信号均取自人体表面，信号源阻抗较大，而且背面噪声强，因此要求采集电路：（1）增益且可调节，以便处理心电信号幅值微弱且因变化较大的情况；（2）高输入阻抗，以便拾取的信号强；（3）高共模抑制比，以消除工频及电极极化电位的干扰；（4）低噪声，使之不淹没极其微弱且信噪比低的心电信号；（5）低漂移，以防高放大倍数的前置放大器出现饱和；（6）合适的带宽，以便有效的抑制噪声，防止采样混叠；（7）高安全性，确保人体的绝对安全；（8）可存储回放性，用单片机实现；根据以上要求我们设计的采样电路总体框图如图所示图2 简易心电图仪框图由图可知，该信号采集电路由导联转换、前置放大、右腿驱动、带通滤波、多路开关、放大电路、单片机、模数转换、串行接口、浮地电源等组成。
便携式心电图仪器的设计
便携式心电图仪器的设计DeclarationElectrocardiogram (ecg) in the treatment of disease has played a vital role in the process of, its operation is simple, reliable diagnosis, and without negative effect on the patient. In the modern medical treatment plays a more and more important role. But, we know that routine electrocardiogram instrument can only be a small amount of access to information on the dynamic heart, and heart disease often for emergencies, therefore in the limited time find the possibility of abnormal heart activity is minimal, developed a kind of portable portable ecg instrument is necessary.摘要心电图在治疗疾病的过程中起到了至关重要的作用，其操作简单，诊断可靠，并且对病人没有负而影响作用。
其在现代医学治疗中发挥着越来越大的作用。
但是，我们知道常规性的心电图仪器只能少量获取有关心脏动态的信息，而心脏病往往为突发事件，因此在有限的时间内发现心脏活动异常的可能性也是极小的，研制一种便携式的可以随身携带的心电图仪器显得尤为必要。
关键词：便携式，心电图仪器，设计1.心电图仪器的基本结构1.1输入电路:输入电路山电极、导联线、滤波保护电路、导联选择器等部分组成。