心電圖及其測量電路

5.4心電圖機的設計心電圖及其測量電路共50頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第1頁!5.4-1心電圖儀的設計特點1.心電圖儀前置放大器增益的限制電極極化電位的存在是前置放大器增益限制的原因。前置放大器為一直接耦合式放大器。一般說來其增益設計在20左右。若以輸出動態(tài)范圍為土5V為例,則前置放大器允許的最大差模電極極化電位應小于±250mV。心電圖及其測量電路共50頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第2頁!2．電極與皮膚的接觸電阻對CMRR的影響心電的測量一般在非屏蔽環(huán)境下進行,而信號源內阻的不對稱將使輸入回路的CMRR下降。不可避免地就會把共模干擾信號轉化為電路無法克服的差模信號。如能增大心電圖儀前置放大的輸入電阻Ri,可減小其影響。心電圖及其測量電路共50頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第3頁!4．增益心電圖儀的系統(tǒng)增益一般應達1000倍。輸入lmV定標電壓時,記錄筆偏轉的毫米數(shù)即為心電圖儀的靈敏度。一般要求5、10、20mm/mV,(對應的放大倍數(shù)為500,1000,2000)。并設有增益細調。心電圖及其測量電路共50頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第4頁!6．噪聲

過大的噪聲會影響測量心電的分辨力。心電圖儀的內噪聲一般應在3-10μV以內。心電圖及其測量電路共50頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第5頁!2.2.4心電圖機原理圖心電圖及其測量電路共50頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第6頁!（2）導聯(lián)選擇器

單導心電圖機只能記錄一個導聯(lián)的心電信號，需要一個選擇器，對10個電極進行組合，構成需要的導聯(lián)系統(tǒng)（3）過壓保護電路

心電圖機的量程小，若在測量心電圖時有高壓信號進入心電圖機，會燒毀機子，需要過壓保護。（4）高頻濾波器

濾出空間高頻噪聲的影響（5）緩沖放大器

提高電路的輸入阻抗，（電壓跟隨器）心電圖及其測量電路共50頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第7頁!（2）1mV定標發(fā)生器

產(chǎn)生1mV的標準電壓信號，衡量所描記的心電圖波形幅度的標準（3）時間常數(shù)電路

RC濾波網(wǎng)絡，濾出電極極化電壓。 原理利用電容“隔直”的特性將極化電壓在前置放大器輸出端濾除掉。（4）中間放大器

作用對心電信號進行放大，一般采用查動放大電路（5）功率放大器

將中間放大器輸出信號進行大功率放大，以便有足夠的電流推動記錄器工作，亦稱為驅動放大器心電圖及其測量電路共50頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第8頁!技術要求：

臨床類：

十二道心電圖機技術參數(shù)（國產(chǎn)）

1.1導聯(lián)

十二道同步采集及記錄、記錄標準12導聯(lián)

1.2輸入阻抗

≥50MΩ(10Hz)

1.3輸入回路電流

＜50nA

1.4標準靈敏度

10mm/mv±5%

1.5頻響

0.05～150Hz(-3db)

1.6增益

1/4、1/2、1、2cm/mV,手動或自動

1.7共模抑制比

≥103dB

1.8抗極化電壓

≥±550mV

1.9除顫保護

具有抗除顫保護功能

1.10時間常數(shù)

3.2秒（0～＋20％）

1.11內部噪聲

≤20uVp-p

1.12過負荷

1Vp-p10秒

﹡1.13濾波器

具有交流、肌電和漂移、高頻、低頻濾波器

1.14起搏脈沖抑制

符合IEC62D(CO)6

心電圖及其測量電路共50頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第9頁!﹡1.27顯示器

≥5.6英寸觸摸屏LCD顯示器（帶背光源），可顯示3道、6道、12道+1（節(jié)律導聯(lián))ECG波形、心率數(shù)、工作狀態(tài)、、ID編號、患者參數(shù)、操作程序菜單及顯示某個電極脫落等參數(shù)

﹡1.28輸出顯示

具有子顯示器連接功能

1.29串行接口

內置RS-232C串行接口模塊(選配計算機用軟件)

﹡1.30輔助功能

選配PC卡，至少可以保存1000組心電圖數(shù)據(jù)

1.31電源要求

AC:220V50Hz

DC:內置可充電電池及充電器

1.32連續(xù)工作時間

AC＞4小時DC1小時

1.33質量證書

取得CCC中國國家強制性產(chǎn)品認證證書

取得CMC計量器具許可證

取得CMD的質量體系認證證書

心電圖及其測量電路共50頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第10頁!表5.4-1電極部位、符號、導聯(lián)線顏色的規(guī)定導聯(lián)選擇器:帶有緩沖放大器及威爾遜網(wǎng)絡的導聯(lián)選擇電路和自動導聯(lián)切換1mV標準信號發(fā)生器:它產(chǎn)生的標準幅度為1mV的電壓信號,作為衡量所描記的心電圖波形幅度的標準,即所謂“定標”。時間常數(shù)電路:實際上是阻容耦合電路

心電圖及其測量電路共50頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第11頁!1.輸入回路輸入緩沖放大器A0為9個運算放大器有兩級限幅保護電路。級用氖泡把電壓限制在60V～7OV內,第二級用雙向并聯(lián)二級管使緩沖放大器兩輸入端之間的電壓不超過1V。心電圖及其測量電路共50頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第12頁!22KΩ電阻和220pF電容構成無源低通濾波器,其截止頻率為:

心電圖及其測量電路共50頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第13頁!Wilson電阻網(wǎng)絡,各導聯(lián)輸入電路:心電圖及其測量電路共50頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第14頁!模擬開關:雙四選一的CD4052原理圖和功能表心電圖及其測量電路共50頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第15頁!2．前置放大級及其它電路心電圖及其測量電路共50頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第16頁!（1）1mV定標（即校準）電路：定標控制信號為低電平時，晶體管VT1截止，穩(wěn)壓管VD1沒有電壓源供電不能工作；定標電壓為高電平時，晶體管T1飽和導通,穩(wěn)壓管DW穩(wěn)定電壓值為6.8V。經(jīng)電阻分壓得:6.8V×200/(200+52.3×103+20×103)=18.8mV調整電位器W1(20kΩ)使p點電位為21mV，有：

21mV×10kΩ/(10kΩ+200kΩ)=1mV心電圖及其測量電路共50頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第17頁!（3）時間常數(shù)電路其時間常數(shù)τ=RC=3.6MΩ×1μF=3.6s，滿足心電圖機時間常數(shù)τ=3.2s的要求。它保證了放大器的低頻率下限：fL=1/2πRC=0.044Hz滿足心電圖機低頻響應0.05Hz的要求。

心電圖及其測量電路共50頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第18頁!復零電路工作原理控制電路提供復零信號INST，使晶體管VT2的基極為高電平，晶體管VT2對地瞬時短路，電容C50上的節(jié)約電壓迅速放電，從而使基線復零。當電極脫落時，也應使復零電路工作。心電圖及其測量電路共50頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第19頁!增益選擇電路的原理圖控制多路模擬開關CD4052例如控制信號AB=00,反饋電阻為R72和R73并聯(lián)濾波特性？截止頻率？心電圖及其測量電路共50頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第20頁!肌電干擾抑制,5OHz帶阻濾波電路：

肌電濾波器，濾波特性？截止頻率？A4放大倍數(shù)？雙T電路組成陷波器，截止頻率？改善Q值，提高濾波特性心電圖及其測量電路共50頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第21頁!電阻濾波特性品質因數(shù)Q：高Q值的帶阻濾波器，稱為陷波器心電圖及其測量電路共50頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第22頁!右腿驅動:通過電阻網(wǎng)絡取出平均交流共模電壓,反相放大后,經(jīng)限流電阻Rz加到右腿電極,以抵消共模干擾，得名右腿驅動。右腿驅動電路實際上可以看成以人體為相加點的共模電壓并聯(lián)負反饋電路。右腿驅動能使50Hz共模干擾電壓降低到1%以下。而且與濾波比不損失心電圖頻率成分

心電圖及其測量電路共50頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第23頁!控制信號電路原理框圖心電圖及其測量電路共50頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第24頁!5.4.3.5.電動機穩(wěn)速電路原理心電圖機走紙靠馬達帶動，由于電源電壓的起伏和馬達負荷阻尼變化，影響馬達轉速不穩(wěn)定。心電圖機馬達穩(wěn)速電路原理如圖所示。主要由能進行相位比較的鎖相環(huán)(4046)電路、速度檢測器等組成。晶振、分頻器、RS觸發(fā)器及門控電路組成變速電路。

心電圖及其測量電路共50頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第25頁!思考題：5.19試簡述臨床用12導聯(lián)心電圖機的心電放大器由哪幾個主要部分組成。5.20具體說明WILSON電阻網(wǎng)絡和導聯(lián)選擇完成何種功能。給出12導聯(lián)的輸入電路圖。5.2112導聯(lián)切換時，閉鎖信號INST起何種作用。心電圖及其測量電路共50頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第26頁!3．頻率響應一般應達0.05Hz～10OHz(-3dB)。下限頻率要求達到0.05Hz,即時間常數(shù)為3.2秒。上限頻率則由于記錄器的不斷改進,提高到100Hz(-3dB)以上。心電圖及其測量電路共50頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第27頁!5．共模抑制比(CMRR)CMRR是衡量心電圖儀抗干擾能力的一項重要指標。共模干擾包括電極極化電位,5OHz或6OHz工頻干擾以及其他共模干擾。一般心電圖儀的CMRR應達80dB以上。

心電圖及其測量電路共50頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第28頁!7．病人安全一般采用兩種方法：其一是在地線中串接5mA保險絲,其二是采用浮置前置放大器,使漏電流減小到10μA以下。心電圖及其測量電路共50頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第29頁!心電圖機的結構基本結構：輸入部分：（1）導聯(lián)線：心電圖及其測量電路共50頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第30頁!2放大部分主要包括：前置放大器、中間放大器、功率放大器、1mV標準信號發(fā)生器、起搏脈沖抑制器、時間常數(shù)電路、高頻濾波電路、50Hz濾波電路等1）前置放大器

主要功能：濾出一些共模干擾，同時有限度的放大信號。 要求： 高輸入阻抗 高共模抑制比 低零點漂移 低噪聲 寬的線性工作范圍心電圖及其測量電路共50頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第31頁!4走紙部分

是一組機械裝置。電機、減速裝置、齒輪傳動機構， 作用：記錄紙按一定勻速移動心電圖及其測量電路共50頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第32頁!1.15道間干擾

≤0.5mm標準增益

﹡1.16A/D位數(shù)

18位

1.17采樣速率

8000/CH

1.18自診斷功能

具有設備自診斷及故障提示功能

﹡1.19記錄速度

5、10、12.5、25、50mm/秒±3％

1.20熱印頭分辨率

垂直方面：8dots/mm時間軸：1ms

﹡1.21記錄道數(shù)

3道、3+1(節(jié)律導聯(lián))、3+2(節(jié)律導聯(lián))、6道、6+1(節(jié)律導聯(lián))、12道

1.22記錄紙

210mm寬卷紙

1.23記錄方式

內置熱陣式記錄器,可做自動、手動、測量、及分析記錄。能夠打印ECG波形和測量值及分析診斷結果報告、自律神經(jīng)檢查記錄、心律不齊分析報告、ST段量化分析報告、R-R間期直方圖和趨勢圖

*1.24分析結果指南

具有分析結果指南功能

1.25記錄增強功能

回顧記錄：可記錄前10秒測量的心電圖波形

運動后記錄：可記錄運動后或用藥后的心電波形

心律不齊自動延長記錄：分析記錄時，當心律不齊被檢出時，自動打印心律不齊心電圖報告

﹡1.26存儲功能

主機可存儲300組以上的心電圖數(shù)據(jù)

心電圖及其測量電路共50頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第33頁!5.4-2心電圖機的組成結構心電圖及其測量電路共50頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第34頁!5.4-3心電放大器分析舉例

心電放大器結構

A0-緩沖放大;A1級放大;A2第二級放大;A3-濾波放大;SD-屏蔽驅動;RD-右腿驅動;CAL-校準;INST-閉鎖心電圖及其測量電路共50頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第35頁!級用氖泡把電壓限制在60V～70V內22KΩ電阻和220pF電容構成無源低通濾波器雙向并聯(lián)二級管使緩沖放大器兩輸入端之間的電壓不超過1V心電圖及其測量電路共50頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第36頁!Wilson電阻網(wǎng)絡,各導聯(lián)輸入電路:心電圖及其測量電路共50頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第37頁!13個狀態(tài)心電圖及其測量電路共50頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第38頁!心電圖及其測量電路共50頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第39頁!級電壓增益為A1=200kΩ/10kΩ=20，第二級電壓增益為A2=1心電圖及其測量電路共50頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第40頁!（2）脈沖抑制電路：VD60，VD61組成干擾脈沖（如心臟起搏器脈沖信號）使二極管VD60，VD61導通，經(jīng)過電容C51耦合到地。而心電信號，遠小于二極管導通電壓0.7V，所以心電信號可以經(jīng)過A1，傳遞到后級進行放大處理。心電圖及其測量電路共50頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第41頁!（4）復零電路：復零控制信號（INST）復零電路：設置復零電路的原因：心電導聯(lián)切換時，除右腿電極固定與放大器接地端連接外，測量電極需要自動更換電極極化電壓并不相等，通常為幾百毫伏。通過時間常數(shù)電路完成高通濾波，時間常數(shù)電路，τ=3.6s是指？一般取5τ為達到穩(wěn)定值，則5*3.6=18s將影響心電信號的依次顯示和記錄。所以在電極切換時，至于復零狀態(tài)。心電圖及其測量電路共50頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第42頁!（5）增益選擇電路作用：增益選擇電路用于靈敏度調節(jié)。（后面還有一級放大A4，放大倍數(shù)為3.125）A3提供放大作用，可根據(jù)反饋電阻大小，調整電路放大倍數(shù)：再有16倍，則總電壓增益為1000倍。三檔靈敏度調節(jié)電路。三檔靈敏度調節(jié)系數(shù)為1/2、1和2分別對應于放大器總增益分別為：0.5×103、1×103、2×103。進行靈敏度調節(jié)是為適合臨床測量要求，

心電圖及其測量電路共50頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第43頁!控制信號AB=01,增益為控制信號AB=10,增益為

心電圖及其測量電路共50頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第44頁!雙T陷波電路組成：uiuoR、R、2C組成低通濾波：C、C、2R組成高通濾波，中間頻率f0：心電圖及其測量電路共50頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第45頁!5.4.3.3導聯(lián)線驅動和右腿驅動3.屏蔽驅動和右腿驅動屏蔽驅動分析：見圖右腿驅動電路(a)及其等效電路(b)心電圖及其測量電路共50頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第46頁!5.4.3.4控制