一、實(shí)驗(yàn)原理1.心電信號的特點(diǎn)工頻干擾主要包括50HZ電源線干擾及高次諧波干擾。由于人體分布電容的存在使入體具有天線效應(yīng)以及較長的導(dǎo)聯(lián)線暴露在外，50HZ的工頻干擾在心電信號中是常見的，依情況不同，其干擾幅度達(dá)心電信號峰一峰值的0—50%。肌電干擾由于病人的緊張或寒冷刺激，以及因某些疾病如甲狀腺機(jī)能亢進(jìn)等，都會產(chǎn)生高頻肌電噪聲，其產(chǎn)生是眾多肌纖維分時隨機(jī)收縮時引起的，頻率范圍很廣(DC-1000V),譜特性接近白噪聲，其頻率一般在5HZ—2KHZ之間?；€漂移這種噪聲是因呼吸、肢體活動或運(yùn)動心電圖測試所引起的。稍微劇烈的肢體運(yùn)動將引起心電信號波形發(fā)生改變，嚴(yán)重地破壞了心電信號分析的準(zhǔn)確性。上下波動和扭曲的心電圖也令醫(yī)師眼花繚亂，影響診斷，其頻率一般在0.05—2HZ之間。二、實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)框圖及步驟實(shí)驗(yàn)電路總體方案:心電信號前置放大低通濾心電信號前置放大低通濾波高通濾波偏置調(diào)節(jié)I160Hz陷波濾I*1增益調(diào)節(jié)信號輸出二階低通濾波1、前置放大電路，差動放大（即儀用放大）。

如上圖所示：A1、A2是差模輸入和輸出的交叉耦合前置電路。若把A1和A2視為各自具有一定反饋電阻的通向比例運(yùn)算電路，電路中Rw為A1、A2的公用電阻且不接地。由于A1、A2工作在線性狀態(tài)，其同相、反相輸入端具有“虛短”特性，因此共模信號的電壓放大倍數(shù)僅為+1.匕一匕2=匕廣匕2RWR]+Rw+R2數(shù)僅為+1.Vo1-V=R1+RW+R2(V-V)TOC\o"1-5"\h\zo2Ri1i2Vo1Wa=R1+RW+R2VD1RWA3為一個基本差動放大器，其結(jié)構(gòu)結(jié)構(gòu)完全又對稱，有利于抑制共?！猇d—□□—干擾和減小溫度漂移。Ri:o工..…cHI電路模型如下:\o"CurrentDocument"iQ—||RiIVc苛lvR3r2Vid電路模型如下:RiIo1o2R

=—_2_1Vil+匕住VR—i21=>Vo=(上R34=AV+AVVCicR+RiRiR]+R2*VDidAVCAVDRR+R_RR+4R—~~'R1RR+R2(R3+4R41R12KCMRA—VDAVCR_2R141—Rr+RR3+4R41R12理想情況：A=0,Kt8則要求：VCCMR由RR+RR八4_12-一—=0R+RRR3411有R+RR+R—M4-一=—1__2-R4R1+R2—土=0R3+R4R1R1Vc=Rv+V.Rvrv=1—e2V=V1—Vi1ic2idV=V1+——-Vi2ic2id設(shè)計(jì)時可以取VD2（a)VD所以:VDA_R1+R^+R2R4TOC\o"1-5"\h\z即儀器放大器總差模增益為：RRW3\o"CurrentDocument"若Rw=5.1k,R1=R2=100k,R4=R3=20k;貝|Avd=40.222、右腿驅(qū)動電路右腿驅(qū)動電路通常用于生物信號放大器，以減少共模干擾。心電圖（生物信號放大器等心電圖），腦電圖（腦電圖）或肌電電路所發(fā)出的電子信號十分微小，通常只有幾個微伏（萬分之一伏）。而由于病人的身體也可以作為天線能受到電磁干擾，特別是50/60Hz的家用供電噪音，這種干擾可能會掩蓋的生物信號，使得信號難以測量。因此，可以通過添加右腿驅(qū)動電路用來消除干擾噪聲。3、一階無源低通濾波電路

VinRVout4、一階無源高通濾波電路Vin2兀RC=一的12兀RC心=g|=—LVinRVout4、一階無源高通濾波電路Vin2兀RC=一的12兀RC心=g|=—L==礦）戒務(wù)=噸鬼（」-j2?z/r6、陷波濾波死1_1?6032'。―去區(qū)―2x3.14x120x13x0.022x1g~.8、二階有源低通濾波uQofzv4u1.59kHz三、QRS復(fù)波檢測1、二階有源帶通濾波器將心電信號通過二階帶通濾波器，濾出QRS波。利用QRS波的中心頻率在17Hz附近的特點(diǎn)從心電信號中選出QRS波，所以A1運(yùn)放輸出的是對應(yīng)于心跳的脈沖信號，此濾波器的中心頻率為：02兀VR1C1C2"R2R3品質(zhì)因數(shù)為：Q=、|R1|這個電路在f0時增益為-1.由于運(yùn)放的反相作用，輸出的電壓是反相的QRS波脈沖。波形u02如圖2所示。2、半波整流電路半波整流電路取出QRS波的半周，起到了整形作用。它的工作原理是：當(dāng)A2運(yùn)放輸出端的電壓為正半周時，D1導(dǎo)通，D1輸出半軸信號；當(dāng)A2端輸出的電壓為負(fù)半周時，D1截止，沒有信號通過。因?yàn)镼RS脈沖是從運(yùn)放的反相端輸入的，因此這個整流電路輸出電壓是正向脈沖。波形u03如圖2所示。3、閾值電路該電路實(shí)際上是一個峰值檢出電路。他的作用是取出QRS波的峰值，并通過電位器分壓取出一部分作為下一集比較器的基準(zhǔn)閾值電壓。其工作原理是：當(dāng)A3輸出端的電壓上升時，D2可能導(dǎo)通而對C3充電；當(dāng)運(yùn)放A3的輸出端電壓下降時，D2被C3反偏而截止，此時C3的三條放電支路阻抗都很高，所以C3能夠保持QRS波的峰值。此正的峰值電壓由Rw

分壓后輸出。4、比較電路A4接成閉環(huán)工作方式，對它的兩個輸入端進(jìn)行比較。它的同相輸入端接有前級輸出的直流閾值電壓。當(dāng)A4反相端出現(xiàn)的正向QRS脈沖大于閾值電壓是，輸出低電平，反之輸出高電平。所以其構(gòu)成的比較器的作用是對QRS波整形，它的輸出是對應(yīng)于QRS波的負(fù)脈沖。波形u05如圖2所示。圖25、555組成的單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)電路—該電路目的是將前一級輸出的負(fù)脈沖整形成一個持續(xù)時間為2.42s的定寬正脈沖，其周期仍與心電波形相對應(yīng)。電路圖如下：圖10-3-4用555定時器構(gòu)成單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器圖10-3-4用555定時器構(gòu)成單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器電路的工作原理如下:當(dāng)vI下降沿到達(dá)時，vI=0,vO輸出高電平。電路受觸發(fā)發(fā)生一次翻轉(zhuǎn)。此時VCC通過R對C充電，電路進(jìn)入暫穩(wěn)