1、ECG-6151型心電圖機原理分析ECG-6151型心電圖機是一種采用單片機控制的小型心電圖機，它具有自動選擇導聯(lián)、自動調(diào)節(jié)基線位置并自動進行增益控制、自動記錄12導聯(lián)心電圖的功能。主機由三塊電路板組成：浮地前置放大電路板、自動鍵控電路板和控制與主放大電路板。主機還配有專用的交流供電充電器。下面分別分析它們的電路原理。 一、浮地前置放大電路(UT-20037) 它包括輸入電路、前置放大電路、光電耦合放大器、浮地電壓產(chǎn)生電路、8V非浮地電壓產(chǎn)生電路和電池電壓檢測電路。電路圖如附圖21。 (一)輸入電路 輸入電路包括緩沖放大器、威爾森網(wǎng)絡(luò)、導聯(lián)選擇電子開關(guān)，此外還有屏蔽驅(qū)動器和右腳電極驅(qū)動器。 1

2、緩沖放大器 由導聯(lián)電極檢測到的心電信號，經(jīng)導聯(lián)線送到輸人電路的輸入端。R585R593是輸入平衡電阻。IC30l和IC302是由電壓跟隨器組成的專用緩沖放大集成塊。這種集成塊的輸入阻抗很高，可達IOOM，而輸出阻抗很低，以便于和后級放大器相匹配。D380 D397是輸入保護二極管，它們跨接在緩沖放大器的輸入輸出端。在正常的情況下，心電信號只有幾毫伏，二極管不導通，對心電信號沒有影響。當干擾信號大于06V時，保護二級管開始導通，相當于將緩沖放大器輸入輸出端短路，輸入阻抗不再由緩沖放大集成塊來決定，而取決于威爾森網(wǎng)絡(luò)的輸入阻抗。由于威爾森網(wǎng)絡(luò)的輸入阻抗很低，干擾信號經(jīng)過皮膚與電極的接觸電阻和輸入平

3、衡電阻的分壓衰減很大，從而起到對強干擾信號的抑制作用。 2導聯(lián)選擇電子開關(guān) 由緩沖放大器輸出的心電信號，經(jīng)過威爾森網(wǎng)絡(luò)加到導聯(lián)選聯(lián)開關(guān)電路，本機導聯(lián)選擇開關(guān)電路采用了模擬電子開關(guān)集成電路。IC304IC307應用的MCl4052是一種 CMOS雙路轉(zhuǎn)換電子開關(guān)集成塊。開關(guān)的轉(zhuǎn)換由CPU送到A、B、1N三個控制端的編碼進行控制。其中1N端子是禁令控制端。當1N端子輸人為邏輯高電平時，禁止開關(guān)的-選通，兩路開關(guān)處于斷路狀態(tài)。當為邏輯低電平時，兩路開關(guān)允許選通。選擇狀態(tài)由 A、B端子的輸入編碼來決定。A、B、 lN三端的輸人編碼的邏輯值與電子開關(guān)的轉(zhuǎn)換狀態(tài)如表l-3-l所示。表1-3-1 邏輯真值開

4、關(guān)選通的狀態(tài)lNBA000 12接13腳 1接3腳00l 14接13腳 5接3腳010 15接13腳 2接3腳01l 11接13腳 4接3腳1XX 開 路 開 路 注：表中x表示無論為何狀態(tài)IC304選擇定標和第1、導聯(lián)；IC305選擇aVR、aVL、aVF和V1；IC306選擇V2V5，IC307選擇V6。A、B、lN三端輸入編碼真值與導聯(lián)選擇的關(guān)系如表l-3-2。表I-3-2 輸人編碼 導聯(lián)選擇邏輯功能 1N B A IC304 IC305 IC306 IC307 0 0 0 TEST aVR V2 V6 0 0 1 I aVL V3 閑置 0 l 0 aVF V4 閑置 0 1 1 V1

5、 V5 閑置 1 X X 不工作 不工作 不工作 不工作 3屏蔽驅(qū)動器和右腳電極驅(qū)動器 IC303選用的AN6561是一種雙運放集成塊，其中的兩個運算放大器分別接成屏蔽驅(qū)動器和右腳電極驅(qū)動器。 屏蔽驅(qū)動器(圖中IC303的上面l2)的作用是減小導聯(lián)線至屏蔽線之間的漏電流，保障測試者的安全，提高電路的輸入阻抗。工作原理簡述如下：在導聯(lián)線與屏蔽線之間存在著分布電容(長約2米的導聯(lián)線其分布電容約為200PF)。在這種情況下對50Hz的信號呈現(xiàn)的容抗約為幾個兆歐。如果屏蔽線直接接地，由于這個容抗與輸入電路的輸入阻抗處于并聯(lián)狀態(tài)，這將大大降低整機的輸入阻抗，又由于導聯(lián)線直接連接在人體上，這又會增加人體到

6、地的漏電流，降低安全系數(shù)。接上屏蔽驅(qū)動器情況就不同了。屏蔽驅(qū)動器實際上是一個電壓跟隨放大器。其電壓放大增益為l，又具有很高的輸入阻抗。它的同相輸入端接威爾森的中心點，即信號地，輸出端接屏蔽線。信號地的零電位經(jīng)1倍放大后，自舉輸送到屏蔽線上，這就既保證了屏蔽線與信號地之間的等電位，又將屏蔽地與信號地巧妙地隔離開來，從而保持了輸入電路的高輸入阻抗的特點。 圖中IC303的下12接成右腳驅(qū)動器。一般的心電圖機通常把右腳電極作為心電信號的零電位來處理。而本機把右腳電極作為抑制共模干擾的參考點，在右腳電極與威爾森網(wǎng)絡(luò)的三個頂點之間設(shè)置了一個驅(qū)動電路，它實際上是一個反相輸入式求和運算放大器。三個肢體電極(

7、除右腳電極之外)上的信號通過緩沖放大器之后分別加到威爾森網(wǎng)絡(luò)的三個頂點上，三個頂點又分別通過10kQ的電阻接到驅(qū)動器IC303的反相輸人端第7腳上。同相輸入端第6腳接浮地，輸出端接到右腳電極上。當右腳電極由于感應干擾信號電位發(fā)生變化時，其他三個肢體電極上也會感應到同相位的共模干擾信號。這三支共模干擾信號經(jīng)過右腳電極驅(qū)動器的放大后與的干擾信號相位正好相反，送到右腳電極上，恰好抵消了右腳電極上的共模干擾信號，使右腳電位維持在一恒定的電平上。由于人體本身是一個導體，從而也抵消了其他肢體電極上的共模干擾信號，提高了共模抑制比。當三個肢體電極上的共模干擾信號消失之后，IC303同相輸入端與反相輸入端的電

8、位趨于一致，即是說，三個肢體電極的電位與浮地零電位趨于一致，最終使右腳驅(qū)動器輸出也與浮地電位趨于一致，從而使右腳電位與浮地電位保持動態(tài)平衡。 (二)前置放大電路 前置放大電路包括：多功能放大集成塊IC308，封閉電路，時間常數(shù)電路，中問放大器和增益與基線自動調(diào)控電路等。 1多功能放大集成塊 1C308 KT-5是一種多功能集成塊。內(nèi)部除具有共模抑制比很高的差分放大器之外，還有定標信號發(fā)生器，起搏脈沖補償電路和光電耦合驅(qū)動器。內(nèi)電路原理見圖1-1-9。 1C308的第14、16腳是差分放大器的輸入端。第12腳是差分放大器的輸出端，差分放大器的電壓增益為20倍。其共模抑制比很高，可達100db。整

9、機的共模抑制比主要取決于差分放大器。 1C308的第19腳是定標信號發(fā)生器的控制端。定標時，由控制與主放大電路板送來一個邏輯零電平，使定標信號產(chǎn)生器產(chǎn)生一個lmV的定標電壓，由差分放大器放大后輸出。圖中的RX是外接標壓幅度調(diào)整電位器。一般在100Q200Q之間。當IC308型號為KT-5A時，需在RX處接一500Q電位器，對lmV標壓的幅度進行校正。 IC308內(nèi)還設(shè)有起搏脈沖補償電路。它的作用及電路原理與ECG-515l型心電圖機的起搏脈沖抑制電路基本相同。 IC308的后半部是光電耦合驅(qū)動器。第8腳為信號輸入端，第10腳為基線調(diào)節(jié)控制端。當調(diào)節(jié)基線鈕時，第10腳的輸入電壓可在6V之間變化，

10、以改變基線的位移。心電信號在本級放大25倍。最后再由光電耦合驅(qū)動晶體管把心電信號電壓變?yōu)轵?qū)動電流，提供給光電耦合器PC-02的發(fā)光二極管，從而把信號耦合到非浮地的高增益放大器進行放大。 2時間常數(shù)電路與封閉電路 C30l、R335和R336組成時間常數(shù)電路。時問常數(shù)T為： T=RC=(R335+R336)C30132秒 封閉電路(INST或RESET)由Q301、Q302和Q303等組成。當轉(zhuǎn)換導聯(lián)選擇時，由CPU送來一個負脈沖(由高電平到低電平的躍變)，使Q303導通，+8V的電壓通過Q303為Q30l和Q302的基極提供正偏置電壓，Q30l和Q302也瞬時導通。在導通期間一方面將后級放大器

11、的輸入端對地短路，另一方面使C301通過Q301和Q302對地迅速放電，使基線回復原來的零位狀態(tài)，為記錄下一導聯(lián)的心電信號作好準備。當按下封閉(RESET)鍵控開關(guān)時，由CPU送來一個常低電平，使封閉電路一直工作，直至再次按一下RESET鍵，才解除封閉狀態(tài)。 3中間放大器 IC309接成增益為40倍的中間放大器。VR301是置零調(diào)節(jié)電位器，調(diào)整VR309可使IC309在輸入信號為零時，輸出為零電平。如果IC309的輸出在無信號輸入時不為零電平，那么在靈敏度選擇電路的電阻分壓網(wǎng)絡(luò)R347R349上就會分配一定的電壓，這會使基線在轉(zhuǎn)換靈敏度時產(chǎn)生位移。因此VR309一定要調(diào)整在最佳狀態(tài)。， 4增益

12、與基線自動調(diào)控電路 IC311、IC312和IC313等組成增益與基線自動調(diào)控電路。IC3ll(KT-4)也是一-種多功能的集成電路，它的內(nèi)部電路如圖l 3-1所示。其內(nèi)部的放大器和C305、C306組成峰值保持電路。峰值電壓儲存在電容C305和C306上。IC3ll的后半部是峰值運算電路。在峰值保持和峰值運算電路之間還設(shè)置了一級緩沖放大器IC312。電路的工作原理如下： 圖1-3-1 KT-4內(nèi)部電路示意圖 由IC309輸出的心電信號電壓，經(jīng)過R375和R376的分壓，減半后送到IC311的第 l腳輸入端。由峰值保持電路進行正負峰值分離和正負峰值保持。而后正負峰值信號通過兩個緩沖放大器放大后

13、，分別再送到IC3l l的峰值運算電路的輸入端(第15、16腳)，進行峰值運算：正負峰值之差的一半取負值由第18腳輸出，作為基線移位自動調(diào)節(jié)電壓，而正負峰值之和(絕對值之和)的一半由第16腳輸出，作為自動增益控制電壓。 例如當心電信號的R波幅度升高時，由第18腳輸出的負電壓也隨之增大。這樣由 IC309輸出的心電信號經(jīng)過電阻R346后又疊加上一個直流負電平，從而使基線位置自動下移，使心電信號始終記錄在記錄紙的中部，達到基線移位自動調(diào)節(jié)的目的。 同樣，R波幅越高，由IC31l第16腳輸出的電壓也越高。這個電壓加在比較器 IC313的反相輸入端第3腳上，而比較器的另一個同相輸入端第4腳上還通過電阻

14、分壓加著一個約07V的電壓。當心電波幅不太大時，比較器輸出為高電平(約+8V)，當心電信號幅度(主要指R波)大到一定值(約為40ram)時，IC31l第16腳輸出的電壓將大于07V，這時比較器輸出電壓將會反轉(zhuǎn)，由高電平變?yōu)榈碗娖?為-SV)。這個負脈沖送到控制與主放大電路板上的邏輯控制電路。經(jīng)CPU處理后再發(fā)出自動減小靈敏度的控制指令，一方面使液晶顯示器上的靈敏度顯示標壓波形幅度減半，另一方面又給靈敏度選擇電子開關(guān)送來新的編碼，使靈敏度降低為原來的l2。IC3 l l第4腳是停止峰值保持控制端。高電平時允許峰值保持電路正常工作，低電平時停止峰值保持。第5腳是峰值清除控制端，低電平時將峰值清零。

15、在自動轉(zhuǎn)換導聯(lián)期間或在手動工作方式時，這兩個端子均為低電平控制。 5靈敏度和濾波選擇電路 IC310兼作靈敏度選擇和濾波選擇電子開關(guān)。R347、R348、R349和R350組成分壓衰減式靈敏度選擇電路，它是靠改變分壓比來改變靈敏度的。靈敏度的轉(zhuǎn)換和濾波的選擇是靠改變A、B、c三端(即IC310第1 l、10、9腳)的輸入編碼來完成的。輸入編碼的邏輯真值與轉(zhuǎn)換功能的關(guān)系如表1-3 3所示。 表1-3-3 編輯邏輯值 功能 編碼邏輯值 功能 B、A 靈敏度 C 濾波 1 0 12 0 OFF l 1 1 l ON 0 1 2 ECG-6151型心電圖機只具有RC網(wǎng)絡(luò)組成的高通濾波器，即肌電濾波器。

16、當濾波開關(guān)合上時，C326被接在電路中，它與C327和R342組成高通濾波器。R342為3912k、C326為0.1F，C327為001，此高通濾波器的起始頻率為： 將電阻電容值代入上式得：f35Hz 這樣就濾除了35Hz肌電平干擾，同時也濾除了35Hz以上的高頻信號。 ECG-6151A型心電圖機使用了50Hz陷波器作為交流干擾濾波器，用來濾除50Hz的交流干擾信號。50Hz陷波-器如圖1 3-2所示。這也是有源帶阻濾波器，其濾波中心頻率為 其中R=R30MR30N一634K C=C346=C347=00047F 代入上式得： f50Hz 目前生產(chǎn)廠家已將50Hz濾波電路制成小電路板，只要將

17、它安裝在前置放大電路板上，即可彌補ECG-6151型機的缺點，獲得滿意的濾波效果。 (三)光電耦合放大器 1光電耦合器 PC-02是一種光電池型有源信號傳輸器件，由于它的傳輸線性良好、隔離性能強，所以現(xiàn)在較多地應用于信號傳輸、隔離電路中。 由IC308中的耦合驅(qū)動器為PC-02中的發(fā)光二極管提供驅(qū)動電流，隨心電信號強弱的變化而產(chǎn)生明暗變化的光線。從電路圖上看與IC308第l、3腳相接的二極管符號表示發(fā)光二極管，而另外的兩個二極管符號實際上代表光電池型的光敏傳感器。它們可把光線的變化轉(zhuǎn)換為電壓信號。一路送后級高增益放大器進行放大，另一路則反饋到IC308的第7腳引入負反饋。關(guān)于光電耦合器的工作原

18、理本章第一節(jié)已有詳細說明，這里不再重復。本機所用的光電耦合器的結(jié)構(gòu)和原理與ECG-6511型心電圖機所用的光電耦合器完全相同。 R357和ZD30l組成穩(wěn)壓電路，在ZD301上得到一5.6V的穩(wěn)壓，通過R306為光電耦合器中的光敏傳感器提供一個穩(wěn)定的起始偏壓。由于在無信號時發(fā)光二極管發(fā)出一定強度的光，因此光敏傳感器在無信號時便產(chǎn)生了一個直流電壓。這個起始偏壓正好抵消了這個直流電壓，使放大器在零信號時輸出為零。 2高增益放大器 IC314(12)接成反相輸入的高增益放大器。R353是負反饋電阻，由于光敏傳感器的內(nèi)阻很小，所以放大器增益很高，約為500倍。 R354和C302是高頻負反饋電路。由于

19、光的頻譜很寬，放大后的心電信號中含有豐富的高頻分量。這些高頻成份通過負反饋而被濾除，心電信號由IC314第8腳送到后級主放大器。 (四)浮地與非浮地電壓產(chǎn)生電路 同ECG-5151型心電圖機一樣，本機前置放大電路和輸入電路采用了浮地電路方式。因此供電也采用浮地電壓。浮地電壓是由直流直流轉(zhuǎn)換而產(chǎn)生的，即把+12V的直流電壓通過振蕩電路轉(zhuǎn)變?yōu)榻涣?，?jīng)隔離變壓器耦合，再經(jīng)過整流濾波后得到浮地的直流電壓，為浮地電路提供工作電源。 Q304、Q305、Q3 1 2、IC3 14(12)和隔離變壓器初級繞組組成電感耦合式振蕩電路，其電路結(jié)構(gòu)和工作原理與ECG-5151型心電圖機9V非浮地電壓產(chǎn)生電路的振蕩

20、電路基本相同，詳見本章第一節(jié)。不同之處是回授到IC314同相輸入端第4腳決定振蕩幅度的反饋電壓是由變壓器初級繞組(67)上引出，再經(jīng)過D306和C322的整流濾波以及VR302與R359分壓之后取得的。這樣作是為了保證隔離變壓器次級輸出電壓浮地性良好。Q304集電極輸出的振蕩電壓頻率為70kHz，幅度約為23V。 次級繞組89端和10ll端輸出的交變電壓經(jīng)整流濾波后得到8V的浮地電壓，為前置放大電路提供工作電壓。由1213繞組上得到的交變電壓整流濾波后得到+5V直流電壓，作為自動鍵控電路和控制電路的工作電源；由1014繞組輸出經(jīng)整流濾波后得到+3V的電壓，作為IC308中耦合驅(qū)動器的工作電壓；

21、另外+8V與+5V的輸出端接在一-起，組成一組非對稱性的正負電源(+5V，8V)，作為導聯(lián)選擇電子開關(guān)集成電路的工作電壓。這樣作是為了使導聯(lián)選擇集成塊的邏輯低電平與控制電路中的邏輯低電平一致起來。 Q3ll是整個浮地電壓產(chǎn)生電路的控制開關(guān)。當它導通時，浮地電壓轉(zhuǎn)換電路便停止工作。Q3 11的工作狀態(tài)由電池電壓檢測電路和定時控制電路來控制。 Q307、Q308、Q309、ZD303、IC320(12)變壓器T302以及D319、D320和 氣18、IC319等組成8V非浮地電壓產(chǎn)生電路。Q308集電極輸出的振蕩電壓頻率為30kHz?幅度約為16V。所產(chǎn)生的8V直流電壓為控制與主放大電路板上的接地

22、電路提供工作電壓。Q310與Q311的作用一樣，它也是由電池電壓檢測電路和自動定時電路進行控制。 (五)電池電壓檢測電路 IC320、ZD316、R30A、R30B、R30C和R30D等組成電池電壓檢測電路。IC320(12)接成一個電壓比較器。由穩(wěn)壓管ZD316上取得的+5V穩(wěn)壓通過R30E加到比較器IC320的同相輸入端第6腳上，作為比較器的基準參考電壓。電池電壓在R30B、 R30C和R30D上進行分壓。由R30C上端取得的分壓經(jīng)R30加到比較器的反相輸入端第7腳上。當電池電壓比較充足時，R30C上端的分壓高于基準參考電壓，這時IC320輸出為低電平。(為零伏)。此時Q310和Q311因

23、基極反偏而截止，直流直流轉(zhuǎn)換器正常工作。 當電池電壓降低后，電阻R30C上端的分壓也隨之降低，當?shù)陀诨鶞蕝⒖茧妷?+5V)時，比較器翻轉(zhuǎn)，IC320(12)的輸出由低電平變?yōu)楦唠娖?約為+12V)。這個高電平經(jīng)過二極管D322和降壓電阻后送到Q310和Q3ll的基極使它們導通，使兩個直流直流轉(zhuǎn)換器停止振蕩，切斷主供電電源，降低耗電量為原來的15，防止電池過放電。 使用蓄電池和使用干電池時自動保護的電壓值是不一樣的。當使用蓄電池供電時，蓄電池電池盒的負極將分壓電阻R30D對地短路，使R30C上端的起始分壓較低。當蓄電池電壓降為10V時，保護電路就起作用。而使用干電池供電時R30D不被短路，使 R

24、30C上端的起始分壓較高，因此干電池電壓降得很低(約為65V)時，R30C上端的分壓才低于基準參考電壓，保護電路才被啟動。由于干電池是一次性電源，所以保護電壓設(shè)計得較低，R30F是正反饋電阻，加速保護作用。當電池電壓檢測電路被啟動，即比較器 IC320(12)輸出由低變高電平之后，這個高電平通過電阻R30F反饋到IC320的同相輸入端第6腳，使IC320(12)達到并維持飽和輸出狀態(tài)。D398的作用是在接通電源的瞬間使比較器的反相輸入端迅速建立起工作電壓，防止電路的誤保護。 二、自動鍵控電路(UT-20781) 、 自動鍵控電路是整機的操作系統(tǒng)，它包括操作按鍵開關(guān)、鍵控編碼器和顯示譯碼電路。電

25、路圖如附圖2-2。 (一)鍵控編碼電路 SW701SW71 l是操作功能按鍵開關(guān)。除毫伏標壓開關(guān)SW711外，所有其他操作功能開關(guān)選通之后都通過IC701進行鍵控編碼。 IC701是一種靜態(tài)四位編碼器，共有16種編碼輸出狀態(tài)。第1013腳為編碼輸出端，第14腳為選通脈沖輸出端，每按一個開關(guān)，其輸出端就輸出一組相應的編碼，同時第14腳還輸出一個選通脈沖。它們被送到控制電路的單片微機Icl01，以產(chǎn)生相應的操作指令。第15腳為時鐘脈沖輸入端，由控制電路送來4096Hz的脈沖信號作為IC701的時鐘信號。各功能開關(guān)的選通狀態(tài)與IC701輸出編碼的對應關(guān)系如表l-3-4所示。表134 管腳編號開關(guān)功能

26、 輸入端 邏輯值輸出端邏輯值 4 3 2 1 9 7 6 513 12 11 10 14 開關(guān)名稱 oN時功能 R4 R3 R2 Rl C4 C3 C2 C1 D4 D3 D2 Dl ST SW70l STARTSToPO 1 1 1 1 1 0 1 0 0 0 O 兀 SW702 INSTRESET1 l l 0 1 l 1 0 0 O 0 1 兀 SW703 ADV + l 1 1 0 1 1 0 1 0 0 1 0 兀 SW704 REV - l 1 1 O 1 O 1 l O 0 1 1 兀 SW705 12 l 1 0 1 l 1 1 O 0 1 0 0 兀 SW706 1 1 1

27、0 l l l O 1 0 1 0 1 兀 SW707 2 1 l 0 1 1 0 l 1 0 1 1 0 兀 SW708 AUTO 1 0 1 1 l 1 1 O 0 1 l 1 兀 SW709 HUM 1 0 1 l 1 1 0 l 1 0 0 0 兀 SW710 2550 1 0 1 l 1 0 1 l 1 O O l 兀 (二)譯碼和顯示電路 1譯碼器 lC702和IC703(MCl4028)是二進制變十進制的數(shù)據(jù)譯碼器。它們對單片機送來的導聯(lián)轉(zhuǎn)換編碼進行譯碼。其輸入輸出編碼的邏輯真值與導聯(lián)選擇狀態(tài)的對應關(guān)系如表卜35所示。表1一35 IC編號 輸入編碼 D C B A 輸出編碼 Q7

28、 Q6 Q5 Q4 Q3 Q2 Q1 Qo 導聯(lián)選 擇狀態(tài) lC702 0 0 0 0 0 0 0 1 0 0 1 0 0 0 l 1 0 l 0 0 O 1 0 l O l 1 0 0 1 l l 0 0 0 0 0 0 0 1 0 O 0 0 0 0 l O 0 0 0 0 0 1 0 0 0 0 0 0 l 0 O 0 0 0 0 l 0 0 O O 0 0 l 0 0 0 0 0 O 1 0 0 O 0 0 O l 0 0 0 0 0 O 0 TEST I aVR aVL aVF V， IC703 0 0 0 0 0 0 0 l 0 0 l 0 0 0 1 1 0 1 0 0 0 0

29、0 0 0 0 0 1 0 0 0 0 0 O 1 O 0 0 O 0 0 l 0 0 0 O 0 O l O O O 0 0 0 1 0 0 0 0 V2 V3 V4 V5 V6 2異或門驅(qū)動器 IC705Ic709(Mcl4070)組成異或門驅(qū)動器。每一個集成塊中有四個異或門。這是一種正邏輯的異或門。 、 當兩個輸人端的輸入電平相異時，輸出為高電平，兩個輸入端的電平相同時輸出為低邑平。本機的異或門實際上是一個脈沖相位控制門。其中一個輸入端加著一個32Hz的脈扣波，另一個輸入端分別接在譯碼器輸出端。當譯碼輸出為高電平時，相應異或門的輸出衣沖與輸入脈沖相位反相。否則其輸出脈沖與輸入脈沖相位相同

30、。 3液晶顯示器。液晶顯示器是一種低電壓低功耗的顯示器件，本機所用的液晶顯示器工作原理是：在。CD的公共控制端(第l、2、36、39、40腳)上施加32Hz的脈沖波。在每一個顯示環(huán)聲的控制端，通過IC705IC709的20個異或門也同時施加著相同頻率的脈沖。當顯示不節(jié)控制端的脈沖波與公共控制端的脈沖波同相位時，LCD便無顯示(因為同相位時加芏顯示環(huán)節(jié)的電壓為零)。而當相位相反時便有顯示。這等于在顯示環(huán)節(jié)加上了脈沖電矗 采用脈沖供電方式不僅為了降低LCD的功耗，同時也為了延長LCD的使用壽命。 此外，Q702和發(fā)光二極管LED701是記錄指示電路，Q703和LDE702是封閉指示電路，它們都由單

31、片機來控制。 三、控制與主放大電路(UT-20033) 控制與主放大電路如附圖2-2。 (一)控制電路 控制電路包括：單片機控制電路、音響電路、檢紙電路、馬達調(diào)速控制電路和自動定時電路。 1單片機控制電路 ECG-615l型心電圖機采用了單片微型計算機，并配以程序監(jiān)控EPROM及外計數(shù)器(分頻器)等外圍電路來控制整機的工作程序。 (1)單片機ICl01 IC101(MSM5840RS)是一種四位的單片微型計算機。芯片包含CPU、RAM(容量為1284位)，可編程定時器計數(shù)器，時鐘脈沖發(fā)生器，4位算術(shù)邏輯運算單元，30根IO線(其中輸入輸出雙向四位接口兩個：PA和PB，四位輸入接口PK一個，二位

32、輸人接口PH一個，四個輸出口(PD、PE、PF、PG)。采用CMOS工藝，功耗很小，約8mV。內(nèi)有寄存器四個，堆棧寄存器四級，數(shù)據(jù)字寬是四位，指令字長是八位。有96條指令程序，由外接ROM中讀出執(zhí)行，平均執(zhí)行時間7.6S，時鐘脈沖頻率為4.2MHz。 四位輸入接口PK接收來自鍵控電路的編碼數(shù)據(jù)，這些數(shù)據(jù)標志著各種功能鍵的選通狀態(tài)，如導聯(lián)選擇、走紙速度、靈敏度選擇、濾波功能、自動手動功能等。輸入編碼的邏輯真值與鍵控功能的關(guān)系參考表l3-4。 PE口輸出導聯(lián)選擇編碼數(shù)據(jù)，一方面送到鍵控電路板上，譯碼后通過液晶顯示器顯示導聯(lián)的選擇狀態(tài)；另一方面，第23、24腳輸出的低位數(shù)據(jù)(A、B)送到前置放大電路

33、飯上控制模擬電子開關(guān)的轉(zhuǎn)換，而第25、26腳輸出的高位數(shù)據(jù)(C、D)則通過數(shù)據(jù)篩選接口ICl07后分別控制四個電子開關(guān)集成電路的禁令控制端(IN端子)，與A、B編碼組合起來對12個導聯(lián)的心電信號進行選擇。 輸出口PF送出四種控制指令：第27腳輸出自動手動方式轉(zhuǎn)換指令(自動時為低電平，手動時為高電平)主要控制液晶顯示器上顯示狀態(tài)的轉(zhuǎn)換。第28腳輸出信號封閉指令(低電平有效)，它一方面控制液晶顯示狀態(tài)的改變，另一方面送到前置放大電路板上控制封閉電路(INST)的工作。第29腳輸出濾波功能ONOFF指令(ON為“l(fā)” OFF為“0”)，它一路送鍵控電路，控制液晶顯示狀態(tài)，另一路送前置放大電路(至1C

34、310第9腳)控制濾波開關(guān)的轉(zhuǎn)換。第30腳輸出記錄指令(START為低電平有效)，它只送鍵控電路板控制發(fā)光二極管的點滅，標明記錄選通狀態(tài)，而驅(qū)動走紙控制電路的指令則是由PD口輸出。 PG口也是四位輸出口。其第3l、32腳輸出靈敏度轉(zhuǎn)換編碼數(shù)據(jù)(B、A編碼真值：12為“0，O”，l為“l(fā)，l”，2為“l(fā)，0”)，一方面經(jīng)數(shù)據(jù)選擇器ICl07(12)送鍵控電路的液晶顯示器控制靈敏度顯示狀態(tài)的轉(zhuǎn)換，另一方面還送到前置放大電路，控制靈敏度選擇電子開關(guān)的轉(zhuǎn)換。第33腳輸出記錄與停止記錄的控制指令(記錄時為低電平，停止時為高電平)。它控制走紙電路的工作。第34腳輸出自動定標控制指令，在自動工作方式，每完成

35、一導心電信號的記錄后輸出一個負脈沖，送前置放大電路，啟動IC308內(nèi)的毫伏標壓產(chǎn)生器，完成自動定標的程序。 PH口的第36腳輸入由檢紙電路送來的檢紙脈沖。第37腳接收由前置放大電路自動增益比較器IC313送來的自動增益控制脈沖。 PD口是四位輸出口，第1719腳為ROM輸送高位的地址數(shù)據(jù)，同時通過數(shù)據(jù)觸發(fā)器ICll0產(chǎn)生走紙速度轉(zhuǎn)換指令和控制前放電路蜂值保持(IC3 11)工作的指令。 PA與PB四位雙向傳送口。通過數(shù)據(jù)總線，一方面采用由功能設(shè)定開關(guān)和數(shù)據(jù)傳送接口(ICl06)送來的預置設(shè)定程序，另一方面通過鎖存器Icl03、Icl04，既可向ROM傳送地址數(shù)據(jù)，又可采用由ROM讀出的數(shù)據(jù)。

36、除了上述八組接口，還有幾個IO控制端說明如下： IC101的第5腳是同步時序脈沖輸出端，它輸出131kHz的同步脈沖，分別作為鎖存器(ICl03、ICl04)、D通道鎖存器(IC110)和分頻器(ICl05)的時鐘脈沖。第12腳是讀指令輸出端，低電平有效。通過程序傳送接口(ICl06)讀出功能設(shè)定開關(guān)的預置狀態(tài)。第22腳輸出ROM的片選信號，低電平有效。第35腳是時鐘脈沖輸人端，接收ICl05分頻后的256Hz的脈沖作為單片機內(nèi)可編程定時器，計數(shù)器的時鐘脈沖、第7腳置零端與第8腳方式控制端接在一起，由初始化電路(D105、Cll7等)通過D通道鎖存器ICllO來控制開機后的電路初始狀態(tài)。工作過

37、程是開機瞬間c117上的電壓不能突變，為零電平。ICll0第15腳輸出也為O電平送到UPU的置零和方式控制端，將CPU置零并處于等待狀態(tài)。隨著Cll7上充電結(jié)束，C117上電壓變?yōu)楦唠娖健＿@個高電平通過ICll0送到CPU第7、8腳，解除初始置零狀態(tài)，使CPU處于準備工作狀態(tài)。ICl01第9、10兩腳之間接著一個4.2MHz的晶振器，它產(chǎn)生的脈沖作為單片機的時基脈沖。(2)只讀存儲器(EPROM)本機的只讀存儲器IC102采用了可抹擦編程的只讀存儲器，即EPROM。其內(nèi)部記憶著整機的自動記錄操作程序。本機所用EPROM(MB8516)的容量為l6K，具有+5V單一電源。寫入方式簡單，一字寫入方

38、式，寫入時間短，程序功耗小，輸入輸出全部與TTL兼容，可用紫外線擦去(當用紫外光照射片子上面的石英玻璃窗口時，所有電路中浮空晶柵上的電荷會形成光電流泄漏掉，使內(nèi)電路恢復起始狀態(tài)，從而把寫入的信號擦去，擦去可實現(xiàn)重寫，所以稱為可抹擦編程)等特點。其電路功能方框圖如圖1-3-3。圖中，A0A10是地址數(shù)據(jù)輸入端，OE是讀出允許控制端，低電平有效，本機此端接地，處于常允許讀出狀態(tài)。CS端為片選信號輸入端，低電平有效。就是說當CS端輸入低電平，OE端也為低電平時，根據(jù)A0A10輸入的地址數(shù)據(jù)，EPROM便將相應存儲區(qū)的信息讀出到數(shù)據(jù)線上。D0D7為8位數(shù)據(jù)讀出線。 3)地址鎖存器 ICl03和ICl0

39、4(MCl4042)是一種四態(tài)鎖存器。其第6腳為極性控制端，當?shù)诹_為負極性(零電平)控制時，如果時鐘輸入端第5腳為低電平，數(shù)據(jù)由D傳送到Q端，而當?shù)?腳為高電平時，從上升沿開始信號被鎖存。當 圖1-3-3 MB8516功能方框圖-第6腳為正極性(高電平)控制時，時鐘輸入端第5腳為高電平時，數(shù)據(jù)由D傳送到Q端。當5腳為低電平時，從下降沿開始數(shù)據(jù)被鎖存。其邏輯真值與鎖存功能的對應關(guān)系如表1 3 6。本機利用了它的正極性控制。表1-3-6 時鐘端第5腳 極性端6腳 Q端00傳送數(shù)據(jù)l0鎖 存11傳送數(shù)據(jù)01鎖 存 (4)程序設(shè)定控制接口 ICl06(MCl4503)和功能設(shè)定開關(guān)SWl0l組成了程

40、序設(shè)定控制接口。通過設(shè)定 SWl01的六個開關(guān)，可以對記錄長度、增益控制和基線調(diào)節(jié)等自動功能進行預置。ICl06實際上是一種三態(tài)門。其內(nèi)部有六個緩沖門，第1腳和第15腳是六個門的控制端。當兩個控制端為低電平時，緩沖門被開啟，數(shù)據(jù)由輸入傳送至輸出端，當控制端為高電平時，緩沖門封閉，呈高阻狀態(tài)。在自動工作方式，當啟動記錄開關(guān)后，單片機給ICl06的控制端第l和第15腳送來一個低電平的讀出指令，ICl06將功能設(shè)定開關(guān)SWl01的狀態(tài)傳送給數(shù)據(jù)總線，送給單片機，從而產(chǎn)生增益與基線自動調(diào)控功能及確定記錄長度的自動程序。 (5)分頻器(計數(shù)器) ICl05(MCl4040)是一種12階的分頻器，它將CP

41、U送出的l 31kHz的脈沖進行分頻。其中5階分頻(2-5分頻)產(chǎn)生4096Hz的脈沖信號，由第5腳輸出，一路供自動鍵控電路，作為編碼器的時鐘脈沖，另一路送到音響電路，作為音響驅(qū)動信號。經(jīng)2叫分頻得到256Hz的脈沖信號，由第12腳輸出，經(jīng)2峭分頻得到512Hz的脈沖，由第3腳輸出，分別作為25mms和50mms兩種走紙速度的馬達轉(zhuǎn)速驅(qū)動脈沖，第l腳輸出32Hz的脈沖(經(jīng)21。分頻)作為液晶顯示器的工作電壓。 (6)D通道鎖存器 ICll0(MCl4174)是由六組D觸發(fā)器組成的數(shù)據(jù)鎖存器。其第l腳加了一個高電平。這種情況下，當?shù)?腳的時鐘脈沖上升沿到來時，由上升沿開始數(shù)據(jù)由D0D5端分別傳送

42、到Q0Q5端。當時鐘脈沖下降沿到來時，Q0Q5數(shù)據(jù)被鎖存。 、 ICll0第5腳輸出走紙速度轉(zhuǎn)換指令，高電平時為25mms，低電平時為50mms。第2腳輸出清除峰值保持的指令，低電平有效。第7腳輸出停止峰值保持的指令，低電平有效。 (7)數(shù)據(jù)篩選控制門 lcl07(MCl4556)是一種數(shù)據(jù)篩選控制門。它將雙端輸入的二進制數(shù)據(jù)變?yōu)樗倪x一的負邏輯輸出信號。Icl07具有兩組控制篩選門，每一組的輸出端Q。Q，的輸出編碼與輸入編碼的邏輯真值關(guān)系如表1-3-7 表1-3-7 ICl07(上12)的一組輸出端Q0Q3分別接到輸入電路的導聯(lián)選擇電子開關(guān)集成塊IC304IC307的1N端子上。前面講過，導聯(lián)

43、選擇集成塊的IN端子高電平控制時，開關(guān)被封閉在斷路狀態(tài)，只有為低電平時，電子開關(guān)集成塊才可以被選通。Icl07的輸出狀態(tài)，剛好使得當一個導聯(lián)電子開關(guān)集成塊工作時，其它集成塊處于封閉狀態(tài)，從而保證了導聯(lián)選擇的準確性。 lcl07的第二組輸出端(下l2)Q。Q，輸出靈敏度顯示轉(zhuǎn)換控制信號，它被送到鍵控電路板控制靈敏度的顯示狀態(tài)。 2音響電路和檢紙電路 音響電路由IC018、Icl09和蜂鳴器BZ-101組成。lCl08的兩個正邏輯門(第8、9、10腳和第1 1、12、13腳)接成單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器。單穩(wěn)時間為0.07秒。當按下任一操作按鍵時，都由鍵控電路板送來一個脈沖，使lcl09的負邏輯或非門(第8、

44、9、10腳)輸出一個正脈沖，鮑穩(wěn)電路被觸發(fā)，輸出一個007秒的正脈沖。這個正脈沖使4096Hz的脈沖通過Icl09的另一個邏輯門(第11、12、1=腳)驅(qū)動蜂鳴器發(fā)出短暫的音晌，以證實鍵控開關(guān)的選通。 檢紙電路由檢紙光敏傳感器PHCl02和脈沖放大整形電路Icll3等組成。光敏傳感器把記錄紙上的黑色方塊標記變?yōu)槊}沖信號，送到Icll3中進行放大整形，由7腳輸出矩形脈沖信號。這個脈沖信號被送到CPU的PH口(第36腳)，經(jīng)CPU處理后再由PG口第33腳送出自動確定走紙長度的控制指令。應當說明，當程度設(shè)定開關(guān)的第6位開關(guān)置于OFF時，檢紙脈沖對CPU是沒有意義的。 3電機調(diào)速穩(wěn)速控制電路 它包括光

45、電耦合控制電路、鎖相穩(wěn)速控制電路和走紙速度切換電路。 (1)光電耦合控制電路 Q102、Q103和PHCl0l組成光電耦合控制電路，其作用是把走紙(START)指令和馬達驅(qū)動脈沖耦合到接地電路的相鎖穩(wěn)速控制電路中去。 在STOP狀態(tài)，即在不記錄的情況下，單片機通過Icl08的一個邏輯門給Q102基級送來一個邏輯低電平，使Q102截止。光電耦合器第8腳輸出為高電平。這個高電平加到Q105的基極使Q105導通，Q10l和Q104截止，馬達得不到驅(qū)動電流而停止工作。當啟動記錄開關(guān)后，單片機送出低電平記錄指令，通過Icl08之后變?yōu)楦唠娖剑筈102導通，驅(qū)動光電耦合器工作，PHCl01第8腳輸出變?yōu)?/p>

46、低電平(為零伏)。使Q105截止， Q10l和Q104在Icll2第13腳輸出電壓的控制下而導通工作，為馬達提供驅(qū)動電流，開始記錄心電信號。當PHCl01第8腳變低電平后，ICl 11第12腳也輸出一個高電平。這個高電平一方面停止自動定時控制電路的工作(下面還會講到)，另一方面送到主放大電路中的，熱筆溫度控制集成塊Icll6的第4腳，提高熱筆的溫度。 與此同時，256Hz(紙速為25mms)或512Hz(紙速為50rams)的脈沖信號通過Q103，驅(qū)動光電耦合器PHClol(另l2)，把馬達驅(qū)動控制脈沖耦合到鎖相穩(wěn)速控制電路中去。 (2)鎖相穩(wěn)速控制電路 電路結(jié)構(gòu)及工作原理見本章第一節(jié)。 (3

47、)走紙速度轉(zhuǎn)換電路 走紙速度的轉(zhuǎn)換是由CPU輸出的控制指令控制Icl09的兩個邏輯門來實現(xiàn)的。 Icl09的第5腳上加著256Hz的脈沖信號，另一個邏輯門第2腳上加著512Hz的脈沖。當紙速選擇在25mms時，微機控制電路給lcl09第6腳送來一個高電平，這時加在第5腳上的脈沖反相后由第4腳輸出，這個256Hz的脈沖送到Icl09的第1腳，與第2腳輸入的512Hz的脈沖相與后輸出仍然為256Hz的脈沖(只是占空比發(fā)生變化)，作為紙速為25mms的驅(qū)動脈沖。 當紙速選為50mms時，Icl09第6腳上的控制電平由高變低，第4腳輸出高電平，Icl09第l、2、3腳門處于開鎖狀態(tài)，512Hz的脈沖信

48、號由第3腳輸出，作為50mms紙速的驅(qū)動脈沖。 4自動定時控制電路 自動定時控制電路由lcll7和Q107等組成。其功能是：在使用電池供電方式操作機器時，當操作人員忘記關(guān)掉電源而又不記錄心電信號的情況下，機器會自動定時切斷主供電電源，以延長電池的使用壽命。 Icll7的第l腳是自動定時控制端。當此端為低電平時電路起振，定時控制電路開始工作。當此端為高電平(約25v)時，定時控制電路不工作。 在使用電池供電時，此端的控制電平由工作方式(STARTSTOP)選擇狀態(tài)來決定。在START狀態(tài)，由Icll 1通過D106和R141給此端送來高電平，自動定時控制電路不工作。在STOP狀態(tài)，此端輸入低電平

49、。定時控制電路開始工作，電路開始振蕩。振蕩頻率由R145和c132的時間常數(shù)決定，振蕩周期約為O15秒。經(jīng)過11階分頻(即2叫。分頻)后，其周期延長1024倍，大約兩分多鐘后，Icll7第8腳輸出一個高電平，經(jīng)連接插座CNJl04，通過電纜送至前置放大電路板上將兩個直流直流轉(zhuǎn)換器同時關(guān)斷，這個高電平又反饋到ICll7的第2腳，使第8腳維持在高電平輸出狀態(tài)。 當使用交流供電時，浮地前置放大電路板上+】2V電壓經(jīng)分壓后通過連接電纜(CNJl04)給lcl 17第l腳提供一個約+25V的高電平，控制lcll7不再產(chǎn)生振蕩，自動定時電路不再起作用，因而電源不會自動被切斷。 Q107是穩(wěn)壓調(diào)整管，c13

50、1是濾波電容，通過它們給Icll7的內(nèi)振蕩電路提供一個穩(wěn)定的工作電壓。 Q106和LEDl01組成電源指示電路。當接通電源后，Q106導通LEDl0】被點亮，指示電源處于接通狀態(tài)。 (二)主放大器電路 主放大器電路包括兩級主放大集成電路(ICll4、Icll 5)、功率放大晶體管(Q108 Q ll 1)磁敏傳感式位置反饋記錄器和熱筆溫度控制電路。 1主放大集成電路 Icll4和IcIl5是二次集成的多功能放大集成塊。 lcll4(AF6330)內(nèi)部包括限幅放大器，角位移放大器、角速度放大器及心電信號與反饋信號的比較放大器。經(jīng)增益調(diào)節(jié)后的心電信號由第12腳輸入j第3腳是角位移放大器的輸入端。它

51、接收反映記錄筆偏轉(zhuǎn)角度的反饋信號，這個反饋信號是由位置反饋傳感器檢測到的。Icl 14第2腳是限幅放大器的限幅范圍控制端，通常對地接一個可調(diào)|t。m來調(diào)節(jié)限幅范圍。第1腳是角速度放大器的增益控制端，對地接有VRl04，調(diào)節(jié)VRl04可改變角速度放大器的增益，即可改變反饋信號中的高頻分量的增益，從而改變記錄器的阻尼情況。最后心電圖信號與反饋信號(其中包括直流分量和交流分量)經(jīng)比較放大器放大后由第1 5腳輸出。 ZDlol和R15l組成簡單的穩(wěn)壓電路，+5V的穩(wěn)壓輸出作為位置反饋傳感器的工作電壓。 ICll5也是一種專用集成電路，它為功效管提供激勵電壓。Q108Q1 11接成互補式推挽輸出電路。它們?yōu)楣P馬達提供偏轉(zhuǎn)電流。 2描筆溫度控制電路 本機的熱書式描筆采用了脈沖