醫(yī)學(xué)儀器原理-信號(hào)處理

信號(hào)處理本章的目的：研究各種生理參數(shù)的測(cè)量放大器

的設(shè)計(jì)方法，尤其是放大器的前置級(jí)的設(shè)計(jì)。各種生物信號(hào)都屬于低頻的微弱自然信號(hào)，為了對(duì)生物信號(hào)進(jìn)行各種處理、記錄、顯示，必須首先把信號(hào)放大到所要求的強(qiáng)度。各種生物電放大器的結(jié)構(gòu)、性能等都成為生物醫(yī)學(xué)電子學(xué)中的主要研究?jī)?nèi)容。放大器的核心是前置放大，所以前置級(jí)的設(shè)計(jì)是本章的重點(diǎn)。

3.1生物電放大器前置級(jí)原理一.基本要求生物電放大器前置級(jí)通常采用差動(dòng)電路結(jié)構(gòu)。（一）高輸入阻抗

如果放大器輸入阻抗不夠高（與源阻抗相比），就會(huì)造成信號(hào)低頻分量的幅度減少，產(chǎn)生低頻失真。

生物電信號(hào)源——高內(nèi)阻的微弱信號(hào)。信號(hào)源阻抗——因人而異，因身體狀況而異，與電極安裝位置、電極本身的物理狀態(tài)都有密切關(guān)系。（不穩(wěn)定）電極阻抗——頻率的函數(shù)。隨電極中電流密度的大小而變化。放大器輸入阻抗——要求為高輸入阻抗。

3.1生物電放大器前置級(jí)原理差動(dòng)放大器輸入回路的等效電路:左圖

為包括電極系統(tǒng)的信號(hào)源和差動(dòng)放大器輸入回路的等效電路。Us---生物信號(hào)電壓；

RT1、RT2---人體電阻，數(shù)十歐姆至數(shù)百歐姆；RS1、RS2---電極與皮膚接觸電阻，數(shù)千歐姆至150K，與皮膚的干濕，清潔程度以及皮膚角質(zhì)層的厚薄有關(guān)；CS1、CS2---電極與皮膚之間的分布電容，數(shù)皮法至數(shù)十皮法；C1、C2---信號(hào)線對(duì)地電容，長(zhǎng)1m的電纜線約數(shù)十皮法；RL1、RL2---信號(hào)線和放大器輸入保護(hù)電阻，通常小于30K；

Ri---放大器輸入電阻。粗略估計(jì)，與放大器輸入端相連接的信號(hào)源內(nèi)阻高達(dá)約100K。這樣，放大器的輸入阻抗至少大于1M。

3.1生物電放大器前置級(jí)原理差動(dòng)放大器輸入回路的等效電路

上圖

可以進(jìn)一步簡(jiǎn)化為下面的等效電路：其中：

（3-1）（3-2）如果設(shè)計(jì)的放大器輸入阻抗為10M，信號(hào)源內(nèi)阻與放大器輸入阻抗相比為1/100，上述各種因素造成的失真和誤差均可減少到忽略不計(jì)。

3.1生物電放大器前置級(jí)原理設(shè)放大器差模增益為Ad，輸出電壓為Uo，則由上圖可得：假設(shè)ZS1=ZS2=ZS，且ZS<<Zi，A’d=Uo/Us（A’d表示對(duì)生物信號(hào)Us的電壓增益），則：（3-3）（3-4）分析：如果Zs的值從2~150kΩ變化，在Zi=1MΩ時(shí)，由式（3-4）得到A’d的不穩(wěn)定性波動(dòng)為12.8%；而在Zi=5MΩ時(shí)，A’d的不穩(wěn)定性波動(dòng)下降為2.8%。

3.1生物電放大器前置級(jí)原理一.基本要求（二）高共模抑制比

為了抑制人體所攜帶的工頻干擾及所測(cè)量的參數(shù)外的其他生理作用的干擾，須選用差動(dòng)放大形式。因此，CMRR值是放大器的主要指標(biāo)。

Zs1與Zs2的數(shù)值大小主要與下列因素有關(guān)：人體汗腺分泌情況；皮膚清潔情況有關(guān)；電極、皮膚接觸電阻；電極本身物理狀態(tài)。值得注意的是：放大器的實(shí)際共模抑制抑制能力受前面電極系統(tǒng)的影響。通過(guò)兩個(gè)電極提取生物電位時(shí)，等效源阻抗一般：Zs1≠Zs2。

3.1生物電放大器前置級(jí)原理一.基本要求（二）高共模抑制比

如圖，設(shè)Ucm為共模干擾電壓，則放大器輸入端A、B兩點(diǎn)的電壓分別為：（3-5）則共模電壓轉(zhuǎn)化為差模電壓UA-UB（3-6）通常Zi>>Zs1（Zs2），所以：（3-7）生物電放大器輸入回路等效電路

3.1生物電放大器前置級(jí)原理一.基本要求（三）低噪聲，低漂移

低頻生物電信號(hào)特點(diǎn)：1、幅值低（微弱信號(hào)）僅在微伏、毫伏級(jí)；2、高阻抗源，本身帶來(lái)相當(dāng)高的熱噪聲（輸入信號(hào)質(zhì)量差）；3、具有十分低的頻率成分。1、低噪聲前置放大級(jí)：（1）正確設(shè)計(jì)放大器的增益分配，在前置級(jí)的噪聲系數(shù)較小時(shí)，可以獲得良好的低噪聲性能。（2）采用嚴(yán)格的裝配工藝，對(duì)前置級(jí)電路加以特殊保護(hù)。2、低漂移設(shè)計(jì)：采用差動(dòng)輸入電路形式，利用電路的對(duì)稱結(jié)構(gòu)并對(duì)元器件參數(shù)進(jìn)行嚴(yán)格挑選，來(lái)有效地抑制放大器的溫度變化造成的零點(diǎn)漂移。3、改善直流放大器的低漂移性能：用調(diào)制式直流放大器把直流信號(hào)轉(zhuǎn)變成交流信號(hào)，來(lái)放大微伏量級(jí)的直流信號(hào)。4、復(fù)零信號(hào)設(shè)置：在前置級(jí)設(shè)置復(fù)零信號(hào)，以保持測(cè)量連續(xù)進(jìn)行。設(shè)計(jì)要求：

3.1生物電放大器前置級(jí)原理一.基本要求（四）設(shè)置保護(hù)電路

保護(hù)電路包括：1、人體安全保護(hù)電路；2、放大器輸入保護(hù)電路。保護(hù)電路設(shè)置在前置放大器前：（1）任何出現(xiàn)在放大器輸入端的電流或電壓，都可能影響生物電位，使人體遭受電擊。（2）在進(jìn)行人體生物電測(cè)量時(shí)，應(yīng)考慮到同時(shí)作用于人體的其他設(shè)備或干擾對(duì)放大器的破壞。（3）應(yīng)設(shè)有快速校準(zhǔn)電路，以便及時(shí)指示出被測(cè)信號(hào)的測(cè)量。

3.1生物電放大器前置級(jí)原理二.差動(dòng)放大電路分析方法用一個(gè)基本的集成運(yùn)算放大器（即一個(gè)基本的差動(dòng)放大器）來(lái)構(gòu)成生物電放大器的前置級(jí)。方法：從一個(gè)簡(jiǎn)單的基本差動(dòng)放大電路的共模抑制能力，輸入阻抗的分析入手，研究差動(dòng)放大電路共模抑制比的諸影響因素，以及如何提高放大電路的輸入阻抗。

3.1生物電放大器前置級(jí)原理二.差動(dòng)放大電路分析方法1.共模抑制比（CMRR）

圖3－2差動(dòng)放大電路圖3-2為線性集成器件構(gòu)成的差動(dòng)放大電路。兩輸入端信號(hào)ui1和ui2由共模電壓uic和差模信號(hào)uid組成，其中：（3-8）（3-9）因此，（3-10）（3-11）（1）理想情況下：

3.1生物電放大器前置級(jí)原理二.差動(dòng)放大電路分析方法1.共模抑制比（CMRR）

（3-12）（3-13）（1）理想情況下：

應(yīng)用理想運(yùn)算放大器的條件，得到輸出電壓和輸入電壓之間的關(guān)系。由

U+=U-，I+=I-=0

R1和Rf中電流相等，所以，得到：式中，uoc是共模輸出，uod是差模輸出。

3.1生物電放大器前置級(jí)原理二.差動(dòng)放大電路分析方法1.共模抑制比（CMRR）

（3-14）（3-15）（1）理想情況下：

如果選擇外回路的各電阻參數(shù)，使得：則無(wú)共模輸出，即共模輸入完全被抑制，不產(chǎn)生共模誤差。此外，為了補(bǔ)償放大器輸入平均偏置電流及其漂移的影響，外部回路電路還應(yīng)滿足平衡對(duì)稱條件，即：由上兩式，得到：R1=R2RF=R3（3-16）

3.1生物電放大器前置級(jí)原理二.差動(dòng)放大電路分析方法1.共模抑制比（CMRR）

（3-17）（1）理想情況下：

因此，理想閉環(huán)差模增益為：由于共模增益Ac1=0，故放大器的CMRR=∞。以上為理想情況，實(shí)際上各個(gè)外電路電阻必然存在阻值誤差，不可能達(dá)到完全的對(duì)稱平衡。

3.1生物電放大器前置級(jí)原理二.差動(dòng)放大電路分析方法1.共模抑制比（CMRR）

（3-18）（2）實(shí)際情況下：定義由外電路電阻匹配精度所限定的放大器的共模抑制比為CMRRR，所用的集成器件本身的共模抑制比為CMRRD，則整個(gè)放大器的共模抑制比CMRR將取決于CMRRR和CMRRD。由公式（3－13）可知，放大器的共模增益為：設(shè)各電阻的匹配誤差分別為：

A.電阻失配共模抑制比CMRRR：

3.1生物電放大器前置級(jí)原理二.差動(dòng)放大電路分析方法1.共模抑制比（CMRR）

得：因?yàn)檫h(yuǎn)小于1，上式可簡(jiǎn)化為：設(shè)，（3-19）這樣，由外電路電阻匹配精度限定的放大器的共模抑制比為：（3-20）A.電阻失配共模抑制比CMRRR：

3.1生物電放大器前置級(jí)原理二.差動(dòng)放大電路分析方法1.共模抑制比（CMRR）

（3-21）共模增益A’c為共模輸出電壓與共模輸入電壓的比：（3-22）B.器件本身的共模抑制比CMRRD：

為了研究器件本身的共模抑制比為CMRRD對(duì)整個(gè)放大器的CMRR的影響，須首先推導(dǎo)由于CMRRD的存在所產(chǎn)生的共模輸出電壓。由共模抑制比的定義：CMRRD為放大器開環(huán)差動(dòng)增益A’d與共模增益A’c之比：

3.1生物電放大器前置級(jí)原理二.差動(dòng)放大電路分析方法1.共模抑制比（CMRR）

（3-23）由式（3－21）、（3－22）、（3－23）可得：（3-24）B.器件本身的共模抑制比CMRRD：而U’oc折合到放大器輸入端的共模誤差電壓(即U’ic）為：說(shuō)明共模輸入電壓因?yàn)檗D(zhuǎn)化成差模電壓而形成共模干擾電壓。所以，共模輸出Uoc實(shí)際是由CMRRD有限而產(chǎn)生的共模誤差電壓，折合到輸入端，相當(dāng)于一差模電壓U’ic，它與差動(dòng)信號(hào)一起被放大Ad倍。

3.1生物電放大器前置級(jí)原理二.差動(dòng)放大電路分析方法1.共模抑制比（CMRR）

（3-25）（3-26）C.總共模抑制比CMRR：

由上面的分析可知，由外回路電阻失配和器件本身的CMRRD有限，在放大電路輸出端產(chǎn)生的共模誤差電壓總共為：則總共模增益為：整個(gè)放大電路總的總共模抑制比CMRR為：（3-27）可見，CMRR是CMRRD和CMRRR的并聯(lián)，其值小于任一個(gè)值。放大器的總的共模抑制比進(jìn)一步降低例題:差動(dòng)放大器電路所用的IC器件的共模抑制比CMRRD=100dB，放大電路閉環(huán)差動(dòng)增益Ad=20，電阻誤差δ=±0.1%，求放大器的總共模抑制比。當(dāng)Ad=1時(shí)，放大器的總共模抑制比又是多少？

3.1生物電放大器前置級(jí)原理

3.1生物電放大器前置級(jí)原理二.差動(dòng)放大電路分析方法1.共模抑制比（CMRR）

綜上所述：差動(dòng)放大器的共模抑制能力受到以下因素的影響：閉環(huán)電路的增益；外電路電阻匹配精度；放大器本身的共模抑制比等。在設(shè)計(jì)過(guò)程中，應(yīng)根據(jù)被放大的信號(hào)，所采用的電路結(jié)構(gòu)予以綜合考慮。

3.1生物電放大器前置級(jí)原理二.差動(dòng)放大電路分析方法2.基本差動(dòng)電路的輸入阻抗問(wèn)題

對(duì)于左圖所示的基本差動(dòng)放大電路，在符合匹配條件下，由U-=U+的理想狀態(tài)可知：輸入阻抗ri為：這樣為了提高輸入電阻，必須加大R1。但是加大R1，失調(diào)電流及其漂移的影響必將加劇。如果選用具有場(chǎng)效應(yīng)輸入級(jí)的運(yùn)放器件來(lái)組成放大電路，由于它的失調(diào)電流及其漂移會(huì)小些，可以采用較大的R1，但是這樣做的結(jié)果，至少會(huì)增加輸入級(jí)的噪聲，降低消信號(hào)質(zhì)量，進(jìn)而還會(huì)遇到高阻問(wèn)題，在低噪聲設(shè)計(jì)中這是不允許的。因此，這種基本放大電路的輸入阻抗不能滿足生物電放大器前置級(jí)的要求，應(yīng)在電路結(jié)構(gòu)上加以改造。

3.1生物電放大器前置級(jí)原理二.差動(dòng)放大應(yīng)用電路

解決方法（提高生物電放大器前置級(jí)的輸入阻抗）：方案一：是把差動(dòng)輸入信號(hào)都從同相側(cè)送入，采用圖3-3的同相并聯(lián)結(jié)構(gòu)。方案二：是在差動(dòng)放大電路前面增加一級(jí)緩沖級(jí)（同相電壓跟隨器），實(shí)現(xiàn)阻抗變換。圖3-3同相并聯(lián)結(jié)構(gòu)前置放大電路上述基本差動(dòng)放大電路輸入電阻不夠高的根本原因?yàn)椋?/p>

差動(dòng)輸入電壓是從同相端和反向端同時(shí)加入的。

3.1生物電放大器前置級(jí)原理

三.差動(dòng)放大應(yīng)用電路

1.同相并聯(lián)結(jié)構(gòu)前置級(jí)圖3-3同相并聯(lián)結(jié)構(gòu)前置放大電路A1，A2組成同相并聯(lián)輸入第一級(jí)放大，以提高放大器輸入阻抗；A3為差動(dòng)放大作為放大器第二級(jí)。設(shè)差動(dòng)輸入uid=ui2-ui1，第一級(jí)輸出分別為uo1，uo2，根據(jù)A1，A2，A3的理想特性，R’F，RW中的電流相等，得：導(dǎo)出:

3.1生物電放大器前置級(jí)原理

三.差動(dòng)放大應(yīng)用電路

1、同相并聯(lián)結(jié)構(gòu)前置級(jí)上兩式相加，得第一級(jí)放大的輸出電壓：（3-28）第一級(jí)電壓增益為：（3-29）分析:（1）在第一級(jí)電壓輸出的表達(dá)式中，并沒(méi)有共模電壓成分。與基本差動(dòng)放大電路輸出電壓表達(dá)式相比，同相并聯(lián)的低一級(jí)電路并不要求外回路電阻有任何形式的匹配來(lái)保證共模抑制能力，因此避免了須電阻精度匹配的麻煩。

3.1生物電放大器前置級(jí)原理

三.差動(dòng)放大應(yīng)用電路

1、同相并聯(lián)結(jié)構(gòu)前置級(jí)分析:

（2）這種并聯(lián)結(jié)構(gòu)的電路，能方便的實(shí)現(xiàn)增益的調(diào)節(jié)。（3）第一級(jí)電路具有完全對(duì)稱形式，這種對(duì)稱結(jié)構(gòu)有利于克服失調(diào)、漂移的影響。2.A1，A2本身各自的共模抑制比對(duì)第一級(jí)電路的共模抑制比的影響設(shè)A1，A2的共模抑制比分別為CMRR1，CMRR2，則共模輸入電壓Uic使A1在它的輸入端存在共模誤差電壓Uic/CMRR1，使A2在它的輸入端存在共模誤差電壓Uic/CMRR2。

3.1生物電放大器前置級(jí)原理

三.差動(dòng)放大應(yīng)用電路

2.A1，A2本身各自的共模抑制比對(duì)第一級(jí)電路的共模抑制比的影響因而在第一級(jí)輸出端存在共模誤差的輸出電壓：而定義第一級(jí)電路的共模抑制比為CMRR12，則：（3-30）由此可見，第一級(jí)放大電路的模抑制能力取決于運(yùn)方器件A1，A2本身的共模抑制比的差異。

3.1生物電放大器前置級(jí)原理

三.差動(dòng)放大應(yīng)用電路

2.A1，A2本身各自的共模抑制比對(duì)第一級(jí)電路的共模抑制比的影響為了使第一級(jí)放大電路獲得高共模抑制比，A1，A2器件本身的CMRR1和CMRR2數(shù)值是否高并不重要，重要的是他們的對(duì)稱性。僅僅用A1，A2

構(gòu)成前置級(jí)是不足的，因?yàn)槿绻豢紤]這一級(jí)共模電壓的轉(zhuǎn)化，A1，A2的輸出端就存在于輸入端相同的共模電壓。這樣，共模電壓在輸出端占用了一定的工作范圍，致使差動(dòng)信號(hào)的有效工作范圍減小。為了割斷共模電壓在電路中的傳遞，最簡(jiǎn)單有效的方法是在A1，A2并聯(lián)電路的后面接入一級(jí)差動(dòng)放大。

3.1生物電放大器前置級(jí)原理

三.差動(dòng)放大應(yīng)用電路

3.差動(dòng)放大級(jí)不難看出，兩級(jí)放大電路的總的共模抑制能力與兩級(jí)單獨(dú)時(shí)的共模抑制能力相比將要下降。兩級(jí)放大電路的共模抑制比，由兩級(jí)產(chǎn)生的共模誤差決定。圖3-3兩級(jí)放大電路的差動(dòng)增益為：（3-31）由疊加定理，放大器的總的共模輸出為：（3-32）

3.1生物電放大器前置級(jí)原理

三.差動(dòng)放大應(yīng)用電路

3.差動(dòng)放大級(jí)（3-33）由此得到共模增益為：這樣，同相并聯(lián)兩級(jí)放大電路的總共模抑制比為：

3.1生物電放大器前置級(jí)原理

三.差動(dòng)放大應(yīng)用電路

3.差動(dòng)放大級(jí)因此，同相并聯(lián)差動(dòng)放大電路構(gòu)成生物電前置級(jí)時(shí)，其共模抑制能力取決于：（1）A1，A2運(yùn)放器件的CMRR1和CMRR2的對(duì)稱程度；（2）A3運(yùn)放器件的共模抑制比；（3）差動(dòng)放大級(jí)的閉環(huán)增益；（4）RF,R1電阻的匹配精度；（5）同相并聯(lián)的第一級(jí)差動(dòng)增益。當(dāng)嚴(yán)格挑選A1，A2，使之對(duì)稱性好時(shí)，則：CMRR12>>Ad1×CMRR3CMRR≈Ad1×CMRR3這樣，式（3－33）可近似為：（3-35）（3-34）例題

如圖3-4所示為同相并聯(lián)結(jié)構(gòu)的ECG前置級(jí)電路，所用器件的共模抑制比均為100dB。輸入回路中兩電極阻抗分別為20k

、23k

。放大器輸入阻抗實(shí)際有80M

。放大器中所用電阻的精度

=0.1％，其他參數(shù)如圖所示。求包括電極系統(tǒng)在內(nèi)的放大電路的總共模抑制比。

3.1生物電放大器前置級(jí)原理

三.差動(dòng)放大應(yīng)用電路

3.1生物電放大器前置級(jí)原理

三.差動(dòng)放大應(yīng)用電路同向并聯(lián)結(jié)構(gòu)的ECG前置級(jí)電路

3.1生物電放大器前置級(jí)原理

三.差動(dòng)放大應(yīng)用電路

4.生物電放大器前置級(jí)的設(shè)計(jì)步驟：（1）器件選擇；通過(guò)測(cè)量，確定共模抑制比嚴(yán)格對(duì)稱的A1、A2（通常相差不應(yīng)超過(guò)0.5dB）和高共模抑制比參數(shù)的A3（通常大于100dB）。

3.1生物電放大器前置級(jí)原理

三.差動(dòng)放大應(yīng)用電路4.生物電放大器前置級(jí)的設(shè)計(jì)步驟：（2）第二級(jí)差動(dòng)放大電路中電阻的匹配精度；在影響共模抑制能力的諸因素中，第二級(jí)差動(dòng)放大電路中電阻的匹配精度是主要的。通常用精密電橋選擇高精度、高穩(wěn)定性電阻，先確定R1，再由Ad2的設(shè)計(jì)值確定RF(下支路的RF選電位器)。

3.1生物電放大器前置級(jí)原理

三.差動(dòng)放大應(yīng)用電路4.生物電放大器前置級(jí)的設(shè)計(jì)步驟：前置級(jí)增益以及組成前置級(jí)的兩級(jí)放大電路的增益分配，都影響總的CMRR值。在前置級(jí)增益確定之后，Ad1、Ad2互相制約。但是Ad1值取得較高一些，是有利于總的共模抑制能力的提高的。（3）前置級(jí)增益以及增益分配。

3.1生物電放大器前置級(jí)原理

三.差動(dòng)放大應(yīng)用電路

5.同相串聯(lián)結(jié)構(gòu)前置級(jí)（了解）

與同相并聯(lián)差動(dòng)放大電路結(jié)構(gòu)相比，少用了一個(gè)運(yùn)放器件。差動(dòng)信號(hào)均由同相端進(jìn)入，A1的輸出uo1和uo2一起送入，從A2獲得單端輸出，故稱之為串聯(lián)結(jié)構(gòu)。緩沖級(jí)與差動(dòng)放大器構(gòu)成的前置級(jí)儀用放大器構(gòu)成的前置放大器—AD620AD620內(nèi)部結(jié)構(gòu)

3.1生物電放大器前置級(jí)原理

四.前置級(jí)共模抑制能力的提高

1.正確設(shè)計(jì)電路參數(shù)；（前面章節(jié)內(nèi)容）2.屏蔽驅(qū)動(dòng)；3.浮地跟蹤；4.右腿驅(qū)動(dòng)技術(shù)。提高共模抑制比的途徑：

3.1生物電放大器前置級(jí)原理（一）屏蔽驅(qū)動(dòng)圖3－10導(dǎo)聯(lián)線分布電容的影響

1.分布電容C1，C2

如圖3-10所示，由于導(dǎo)聯(lián)引線用屏蔽電纜，這樣，信號(hào)通過(guò)電纜傳輸時(shí)，在信號(hào)線和電纜屏蔽層之間將存在可觀的分布電容。屏蔽層接地時(shí)，分布電容變?yōu)榉糯笃鬏斎攵藢?duì)地的寄生電容C1，C2。實(shí)際上，兩根導(dǎo)聯(lián)線的分布電容不可能是完全相等的，加之電極阻抗Rs的不平衡，則，造成共模電壓不等量衰減，使放大器的CMRR下降。

3.1生物電放大器前置級(jí)原理

四.前置級(jí)共模抑制能力的提高

（一）屏蔽驅(qū)動(dòng)2.消除屏蔽層電容C1，C2的影響對(duì)于共模電壓在輸入端造成的差模轉(zhuǎn)化，即使放大器的共模抑制比為無(wú)窮大，也必將產(chǎn)生共模誤差輸出。實(shí)質(zhì)上，這是由于這種阻抗的不對(duì)稱，導(dǎo)致了包括輸入回路在內(nèi)的整個(gè)放大系統(tǒng)的共模抑制能力降低。

3.1生物電放大器前置級(jí)原理

四.前置級(jí)共模抑制能力的提高

（一）屏蔽驅(qū)動(dòng)2.消除屏蔽層電容C1，C2的影響思想方法：取出放大電路的共模電壓用以驅(qū)動(dòng)屏蔽層，使C1，C2的端電壓保持不變，對(duì)共模電壓不產(chǎn)生分流，產(chǎn)生在共模電壓作用下電纜屏蔽層分布電容不復(fù)存在的等效效果。措施：導(dǎo)聯(lián)線的屏蔽層不接地，而接到與共模輸入信號(hào)相等的電位點(diǎn)上，則共模電壓就能不衰減的傳送到差動(dòng)放大器輸入端，從而不會(huì)產(chǎn)生共模量不等量衰減形成的共模誤差。使屏蔽層電容不起衰減作用的措施能夠消除屏蔽層電容的影響。例如：

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四.前置級(jí)共模抑制能力的提高

（一）屏蔽驅(qū)動(dòng)2.消除屏蔽層電容C1，C2的影響圖3-11屏蔽驅(qū)動(dòng)電路

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四.前置級(jí)共模抑制能力的提高

（一）屏蔽驅(qū)動(dòng)3.關(guān)于實(shí)際屏蔽電路圖3-11為共模電壓驅(qū)動(dòng)電線引線屏蔽層的電路設(shè)計(jì)。A1、A2構(gòu)成緩沖級(jí)，其輸出分別為：A1、A2輸出電壓的平均值Uic，經(jīng)緩沖放大器A3驅(qū)動(dòng)屏蔽層，可以消除共模電壓由C1、C2引起的不均衡衰減。屏蔽驅(qū)動(dòng)電路的目的是使引線屏蔽層分布電容的兩端電壓保持相等。

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四.前置級(jí)共模抑制能力的提高

（二）浮地跟蹤1.簡(jiǎn)介目的：減少共模輸入在輸出端造成的誤差。（實(shí)際等于提高了放大器的共模抑制能力）可以把輸入級(jí)的接地端浮置并跟蹤共模電壓。（相當(dāng)于器件的偏置電壓都跟蹤共模輸入電壓）方法：結(jié)果：共模電壓不能隨信號(hào)一起被放大，從而放大器輸出端產(chǎn)生的共模誤差電壓便被大大削弱。（就相當(dāng)于提高了放大器的共模抑制能力）

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四.前置級(jí)共模抑制能力的提高

（二）浮地跟蹤2.浮地跟蹤電路圖3-9浮地跟蹤電路

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四.前置級(jí)共模抑制能力的提高

（二）浮地跟蹤2.浮地跟蹤電路結(jié)構(gòu)：A3不但驅(qū)動(dòng)輸入導(dǎo)聯(lián)線的屏蔽層，而且輸出端與A1，A2的正，負(fù)電源的公共端相連接，使正負(fù)電源浮置起來(lái)。分析：如果A3具有理想特性，則：正、負(fù)電源電壓的漲落幅度＝共模輸入電壓的大小這樣，雖然共模輸入電壓照樣加在A1、A2的同相端，但卻因放大器本身電源對(duì)共模輸入信號(hào)的跟蹤作用，使其影響大大削弱。即使A1、A2的參數(shù)不完全對(duì)稱，但由于有效共模電壓減小了，轉(zhuǎn)化為差動(dòng)而形成的誤差電壓也就很小了，這就相當(dāng)于提高了前置級(jí)的共模抑制能力。

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四.前置級(jí)共模抑制能力的提高

（二）浮地跟蹤2.浮地跟蹤電路所以：得:

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四.前置級(jí)共模抑制能力的提高

（二）浮地跟蹤2.浮地跟蹤電路A1,A2構(gòu)成的第一級(jí)的共模電壓引起的差模誤差輸出由于A3的存在而進(jìn)一步減小。A1，A2的共模誤差電壓Uic/CMRR’12進(jìn)而降低為:因此，第一級(jí)的共模抑制比實(shí)際上變成：電源電壓浮置跟蹤共模輸入電壓，前置級(jí)共模抑制比提高了CMRR3倍。采用右腿取代直接接地，可以使50Hz共模干擾電壓降低到1%以下，而對(duì)于50Hz干擾的抑制并不以損失心電圖