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 。

LA

Ⅰ 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。