脉搏与心电信号采集监测系统Multisim电路设计仿真

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脉搏与心电信号采集与监测系统设计1.设计脉搏或心电信号放大器增益:60dB~70dB~80dB三档可调带宽:0.01HZ~200HZ,可插入50HZ陷波器2.设计测量和显示心率的数字电路(用七段数码管)3.设计心率越限报警电话(报警范围为分次分次/150f/40f00),报警方式,喇叭或蜂鸣器鸣叫,屏幕显示。4.完成模拟电路和数字电路的仿真和虚拟实验。5.完成印刷板设计。6.基本框图脉搏与心电信号采集与监测系统一、心电信号采集电路(模拟电路部分)1、查阅资料可知人体心电信号有如下的特点(1)信号具有近场检测的特点,离开人体表微小的距离,就基本上检测不到信号;(2)心电信号通常比较微弱,至多为mV量级;(3)属低频信号,且能量主要在几百赫兹以下;(4)干扰特别强。干扰既来自生物体内,如肌电干扰、呼吸干扰等;也来自生物体外,如工频干扰、信号拾取时因不良接地等引入的其他外来串扰等;(5)干扰信号与心电信号本身频带重叠(如工频干扰等)。2心电信号采集放大器电路设计要求增益:60dB~70dB~80dB三档可调(即放大倍数为1000~3160~10000)带宽:0.01HZ~200HZ,可插入50HZ陷波器分析:根据要求,放大倍数为1000~3160~10000,故采用二级放大。其中前级放大增益三档可调,分别为10、31、100倍。后级放大器为100倍。2-1、前级放大器设计a、放大器AD620构成的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1所示。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。b补偿电路(抵消人体信号源中的各种噪声)引入补偿电路,是为了抵消人体信号源中的干扰(包括工频干扰)。在前级放大电路的反馈端与信号源地端建立共模负反馈,为提高电路的反馈深度,将反馈信号放大后(采用OP07)接人信号源参考端,这样可以最大限度地抵消工频干扰。根据上面的分析,前级放大电路设计,如下,并先运用Multisim仿真。根据AD620AN的放大倍数计算公式得三个控制开关,开关1、开关2、开关3所控制的放大倍数分别为:10/31/100倍。2-2后级放大器设计采用OP07AH放大器放大倍数:A2=1+R6/R5=101倍2-3高通滤波器:在电路部分加上高通滤波环节,隔断直流通路和消除基线漂移,本部分电路置于预放大与信号放大电路之间。放大器设计总图如下所示,开关1打开,即放大1000倍时波形图即幅度数据:开关2打开,即放大3000倍,仿真如下:开关3打开,即放大10000倍时,仿真如下:3、50HZ陷波器设计电路图Multisin仿真电路,调解滑动变阻器R18和R9使陷波器对50hz抑制的最好,4心电信号采集放大调理器总电路图Multisin仿真波形如下(开关3打开,10000倍时波形)

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