脈搏與心電信號采集監(jiān)測系統(tǒng)Multisim電路設(shè)計仿真

脈搏與心電信號采集與監(jiān)測系統(tǒng)設(shè)計1.設(shè)計脈搏或心電信號放大器增益：60dB～70dB～80dB三檔可調(diào)帶寬：0.01HZ～200HZ，可插入50HZ陷波器2.設(shè)計測量和顯示心率的數(shù)字電路（用七段數(shù)碼管）3.設(shè)計心率越限報警電話（報警范圍為），報警方式，喇叭或蜂鳴器鳴叫，屏幕顯示。4.完成模擬電路和數(shù)字電路的仿真和虛擬實驗。5.完成印刷板設(shè)計。6.基本框圖脈搏與心電信號采集與監(jiān)測系統(tǒng)心電信號采集電路（模擬電路部分）1、查閱資料可知人體心電信號有如下的特點(1)信號具有近場檢測的特點，離開人體表微小的距離，就基本上檢測不到信號；(2)心電信號通常比較微弱，至多為mV量級；(3)屬低頻信號，且能量主要在幾百赫茲以下；(4)干擾特別強。干擾既來自生物體內(nèi)，如肌電干擾、呼吸干擾等；也來自生物體外，如工頻干擾、信號拾取時因不良接地等引入的其他外來串擾等；(5)干擾信號與心電信號本身頻帶重疊(如工頻干擾等)。2心電信號采集放大器電路設(shè)計要求增益：60dB～70dB～80dB三檔可調(diào)（即放大倍數(shù)為1000~3160~10000）帶寬：0.01HZ～200HZ，可插入50HZ陷波器分析：根據(jù)要求，放大倍數(shù)為1000~3160~10000，故采用二級放大。其中前級放大增益三檔可調(diào)，分別為10、31、100倍。后級放大器為100倍。前級放大器設(shè)計a、放大器AD620構(gòu)成的電路由于人體心電信號的特點，加上背景噪聲較強，采集信號時電極與皮膚間的阻抗大且變化范圍也較大，這就對前級(第一級)放大電路提出了較高的要求，即要求前級放大電路應(yīng)滿足以下要求：高輸入阻抗；高共模抑制比；低噪聲、低漂移、非線性度??；合適的頻帶和動態(tài)范圍。為此，選用Analog公司的儀用放大器AD620作為前級放大(預放)。AD620的核心是三運放電路(相當于集成了三個OP07運放)，其內(nèi)部結(jié)構(gòu)如圖1所示。該放大器有較高的共模抑制比(CMRR)，溫度穩(wěn)定性好，放大頻帶寬，噪聲系數(shù)小且具有調(diào)節(jié)方便的特點，是生物醫(yī)學信號放大的理想選擇。根據(jù)小信號放大器的設(shè)計原則，前級的增益不能設(shè)置太高，因為前級增益過高將不利于后續(xù)電路對噪聲的處理。b補償電路(抵消人體信號源中的各種噪聲)引入補償電路，是為了抵消人體信號源中的干擾(包括工頻干擾)。在前級放大電路的反饋端與信號源地端建立共模負反饋，為提高電路的反饋深度，將反饋信號放大后(采用OP07)接人信號源參考端，這樣可以最大限度地抵消工頻干擾。根據(jù)上面的分析，前級放大電路設(shè)計，如下，并先運用Multisim仿真。根據(jù)AD620AN的放大倍數(shù)計算公式得三個控制開關(guān)，開關(guān)1、開關(guān)2、開關(guān)3所控制的放大倍數(shù)分別為：10/31/100倍。2-2后級放大器設(shè)計采用OP07AH放大器放大倍數(shù)：A2=1+R6/R5=101倍2-3高通濾波器：在電路部分加上高通濾波環(huán)節(jié)，隔斷直流通路和消除基線漂移，本部分電路置于預放大與信號放大電路之間。放大器設(shè)計總圖如下所示，開關(guān)1打開，即放大1000倍時波形圖即幅度數(shù)據(jù)：開關(guān)2打開，即放大3000倍，仿真如下：開關(guān)3打開，即放大10000倍時，仿真如下：3、50HZ陷波器設(shè)計電路圖Multisin仿真電路，調(diào)解滑