心电放大电路设计报告

心电放大器(直流供电) 设计报告及测试报告姓名:刘文中学号:3004202321班级:生物医学工程1班指导老师:李刚教授心电放大器前置通路设计报告——直流供电3004202321－1－刘文中指导老师：李刚教授一：关于心电⏹心脏作为生物体新陈代谢和能量传递的动力中心,其对人体的重要性是不言而喻的。

各种心脏疾病,几乎都和心脏的生物电活动相关联。

在当前的社会中,心脏病等心血管已经成为了世界死亡人数最多,号称“头号杀手”。

由于心脏病有突发性以及长久性，对心脏病人也需要长期的治疗和监护。

然而，要针对心脏病情，首先要做的就是了解心电信号的特点。

其特点为：1）信号十分微弱，幅度小于5mV。

2)常见的心电频率一般在0—100Hz之间，能量主要集中在17Hz附近。

3)测量时心电电极阻抗较大，一般在几百千欧以上。

4）极易受到工频干扰。

⏹心电图的作用1、对心律失常和传导障碍具有重要的诊断价值。

2、对心肌梗塞的诊断有很高的准确性，它不仅能确定有无心肌梗塞，而且还可确定梗塞的病变期部位范围以及演变过程。

3、对房室肌大、心肌炎、心肌病、冠状动脉供血不足和心包炎的诊断有较大的帮助。

4、能够帮助了解某些药物（如洋地黄、奎尼丁）和电解质紊乱对心肌的作用。

因此检测出人体的心电图，对于帮助诊断与治疗相关疾病有重要作用。

我所设计的便携式心电放大器主要是方便，低功耗，主要适用于野外或运动场所对于心电的检测。

二：心电放大器的总体设差模电压增益：A VC=500；差模输入阻抗：大于10M共模拟制比：大于80DB频带宽度: 0.05~100HZ;陷波：50HZ工频输入保护电路：能耐5000v的高压说明：由于我设计的是直流心电放大器；所以放大起必须具有两个特性第一：要能准确的提取与放大心电信号（放大倍数不能太小，以便能够较方便的观测，由于是直流供电，直流是由电池提供，提供的电压较小，所以放大倍数也不能太大。

第二：要使整个电路的功耗尽量小，这在某种程度上要求该设计中所含的运放器要相对较少；三：整个电路的整体框架如下;四：各节电路的设计：1：保护电路与前置放大电路前置放大倍数为50，高通的截至频率为0.05HZ,其中,A1,A2并联级的放大倍数为5,AD623的放大倍数为10倍.(1)由于前置放大器起着提取信号并初次放大信号的作用，所以要求所用的运放有高共模拟制比，高输入阻抗，较高的差模增益，低的失调电压，低功耗。

交流心电放大器设计报告一、设计心电放大器，要求如下：1、输入阻抗≥10MΩ。

2、共模抑制比≥80dB。

3、放大倍数为1000倍。

4、频带宽度为0.05Hz~100Hz。

5、放大器的要求轨到轨，低功耗，低噪声。

二、整体组成模块：三、具体各模块设计：1、电源：由于采用220V交流供电，必须设计电压转换部分以保证稳定的为放大器以及各个芯片供电，220V电压接变压器变压后，经桥式整流电路整流，再经电容C1、C2滤波、电路滤波，最后用三端稳压电路稳压，即可得到所需电压。

电路中接入C3用来实现频率补偿，防治自激振荡，减小高频噪声和改善负载的瞬态响应，C4用来较小有输入电压引入的低频干扰。

2、DC/DC电路：主要的目的是进行电压的变换及隔离因为直流不能直接通过变压器升、降压，所以先将直流通过开关电路变成交流，频率一般是几百K，这时的交流波形没有交流电正弦波那样好。

变成交流后通过变压器进行变压，输出的交流通过整流、滤波、稳压等电路变回直流。

这里采用TI公司的DCP010505DBP芯片电路图如下：输出之后的电压还需要经过7805和7905进行稳压。

这里的电容皆采用0.47uF。

3、前置放大电路：分为四部分：（1）差动放大：如果将保护电阻直接接入后面的时间常数电路，其输入阻抗将大为减小，减低了心电图机的性能，若加入差动发大器，其差模输入阻抗为2Ri＋，共模输入阻抗为Ri＋/2，增加了输入电阻，进一步抑制了电极噪声与50Hz干扰，提高了共模抑制比。

考虑到前级存在极化电压，最大为300mV ，此极放大增益不宜过高，大约定在6倍左右，选取R2=R3=24K Ω，R1＝10K Ω，其增益为=5.8。

（2） 时间常数电路：由于电极和电介质或体液接触，在金属界面上总会产生极化电压，其最大值可能为300mV ，这部分电路的主要功能就是滤出极化电压以及其余低频干扰，这部分选取高通滤波器，截至频率为0.05Hz ，根据f ＝RC 21，取R6=R7=4.3M Ω,得C1=C2=1uF ,从前极电阻中间引入驱动，避免了因电器元件不匹配使共模信号转化为差模信号而不易滤除的影响。

心电放大器（交流供电）设计报告
3004202336-1-张路遥
技术指标：
输入阻抗>1MΩ
输入端短路噪声电压峰-峰值（P-P）<=10uV
CMRR>=60db
电压增益：>=1000倍
50HZ干扰抑制滤波器：>=20dB
带宽：0.05HZ~40HZ（以10HZ为基准，+0.4dB,-3.0dB）
前言：
在当今社会中,心脏病等心血管已经成为了世界范围内常见的疾病,号称“头号杀手”。

由于心脏病有突发性以及长久性，对心脏病人也需要长期的治疗和监护。

心脏是循环系统中重要的器官。

由于心脏不断地进行有节奏的收缩和舒张活动，血液才能在闭锁的循环系统中不停地流动。

心脏在机械性收缩之前，首先产生电激动。

心肌激动所产生的微小电流可经过身体组织传导到体表，使体表不同部位产生不同的电位。

如果在体表放置两个电极，分别用导线联接到心电图机(即精密的电流计)的两端，它会按照心脏激动的时间顺序，将体表两点间的电位差记录下来，形成一条连续的曲线，这就是心电图。

实验三 心电放大器与右腿驱动电路的设计、实验目的1 .掌握用运算放大器组装的心电放大器电路及其共模抑制比的测定方法。

2 .了解右腿驱动电路对于抑制共模信号和电气安全方面的意义。

3 .了解心电放大器的频率特性对于心电信号波形的影响二、实验原理在生物信息的获取和处理中，生物电位放大器占有重要的地位。

由于生物 电信号一般都很微弱，所以生物电放大器必须有高的共模抑制比和足够的增益。

为了减小信号传输中的衰减和失真，生物电位放大器还必须有高的输入阻抗。

同时，为了保证被测对象的安全，防止发生电击事故，在电路中必须采取适当 的保护措施。

心电放大器是一种重要的生物电位放大器，它可以作为生物电位放大器的 代表。

本实验中所用的心电放大器电路原理如图3-1所示，它可以满足上述对 于生物电位放大器的基本要求。

电路中共采用了五只运算放大器，其中4和A 2 组成同向并联差动放大器（A 和A 可以用双运放747或单运放741），它具有很 高的输入阻抗，其差动增益Gd — R + R + R — 2 R + R-3 R 4 4 - R 4 4而共模增益为Gc = 1，所以这一级的共模抑制比CMRR = Gd （输入端开路 时，容易引起饱和，饱和可以将①、②端短路，接地。

）4的作用是进一步放大差动信号，并把双端差动输入变成单端输出，其差 动增益为调整P 可使其共模输出信号最小。

1Gd =务= 8 47 KT1K图3-1心电放大电路原理图由4, A2, 4组成的三运放的放大器电路又称为仪表放大器，它具有高输入阻抗，高共模抑制比和可调的增益，在生物电位放大器中得到广泛应用。

4、凡、R7、R6~ R18构成右腿驱动电路。

R6、R7将共模电压的平均值检出，4将此信号放大，倒相后加于右腿上。

对于共模信号而言，这是并联电压负反馈，故使人体上的电压减小。

这部分电路的等效电路如图3-2所示。

图3-2右腿驱动电路的等效电路图3-2中匕加为加于人体上的共模电压。

心电放大器（电池供电）设计报告一、设计意义心血管疾病是影响人们生活质量，造成死亡的重要原因，而反应心脏生理情况的重要科学依据就是心电信号。

心电信号的检测不同于普通的信号测量。

其信号比较微弱，干扰强，个体差异大，所以希望设计一种抗干扰能力强，功耗低的直流心电放大器。

而相比于交流放大器，直流心电放大器因为其功耗小，所以可以用电池供电，进而可以向着小型化，便携化发展，有较高的应用价值。

二、心电总述1、心肌细胞的跨膜电位心肌细胞的跨膜电位是指心肌细胞内外两侧的电位差，包括在静息状态下的静息电位和兴奋时的动作电位。

人的心室肌细胞的静息电位约为-90mv。

当心肌细胞由静息状态进入兴奋时，即产生动作电位。

当心室肌兴奋时，膜内电位从安静状态的-90mv很快上升到30mv，需时1~2ms，电位上升的最高速度达到800V/s。

当心肌细胞除极后，立即开始复极。

下图为跨膜电位变化曲线。

跨膜电位变化曲线2、心电的传播心脏周围的组织及液体都可以导电，被称为容积导体，而且是三度空间的导体。

心脏又是一个形态不规则的空腔肌肉器官，它的肌纤维行走方向不一致。

兴奋在心肌内向各个方向传播的过程中，每一瞬间在心脏内形成很多双极体，且其大小、方向都不一样。

心脏按窦房结—结间束—房室结—左、右束支—蒲氏纤维—心室肌这一顺序进行的兴奋传播，是在一个空间进行的。

3、心电波形图上图是正常人的心电波形图图中：P波：代表左、右兴奋时所产生的电变化，因心房电向量方向不同而相互抵消了一部分，故其幅度不大。

P-R间期：代表心房兴奋到心室开始兴奋经过的时间，一般成年人为0.12~0.20s。

QRS波群：代表心室兴奋传播过程的电位变化，一般在0.06~0.10s之间。

T波：反映心室复极过程的电变化。

QT间期：指由QRS波群起点到T波终点，由心室开始除极到完成所需时间，在心率为75次/s，Q-T间期小于0.4s。

U波：在T波出现后经0.02~0.04s可能出现的波，大都在0.05ms以下。

心电检测电路的设计报告和测试报告一、设计报告（一）、设计目的及其意义心肌是由无数个心肌细胞组成，由窦房结发出的兴奋，按一定的途径和时程，依次向心房和心室扩布，引起整个心脏的循环兴奋。

心脏各部分兴奋过程中出现的电位变化的方向、途径、次序、和时间均有一定的规律。

由于人体为一个容积导体，这种电变化也必须扩布到身体表面。

鉴于心脏在同一时间内产生大量的电信号，因此，可以通过安放在身体表面的胸电极或四肢电极，将心脏产生的电位变化以时间为函数记录下来，这种记录曲线称为心电图，如下图所示。

心电图反映心脏兴奋的产生、传导和恢复过程中的生物电变化。

心肌细胞的生物电变化时心电图的来源，但是心电图曲线与单个心肌细胞的膜电位曲线有明显的区别。

ECG波形是由不同的英文字母统一命名的。

正常心电图由一个P波、一个QRS波群和一个T波等组成。

P波起因于心房收缩之前的心房极时的电位变化；QRS波群起因于心室收缩之前的心室除极时的收位变化；T波为心室复极时的电位变化，其幅度不应低于同一导联R波的1/10，T波异常表示心肌缺血或损伤。

ECG的持续时间由：P-R间期（或P-Q间期）为P波开始至QRS波群开始的持续时间，也就是心房除极开始至心室除极开始的间隔时间，正常值为0.12～0.20s，若P-R期延长，则表示房室传导阻滞；Q-T间期为QRS波群的开始至T波的末尾的持续时间，意为心室除极和心室复极的持续时间，正常值为0.32～0.44s；S-T 段为从QRS波群终末导T波开始之间的线段，此时心室全部处于除极状态，无电位差存在，所以正常时与基线平齐，称为等电位线，若S-T段偏离等电位线一定范围，则提示心肌损伤或缺血等病变；QRS波群持续时间正常值约为0.06～0.11s。

因此，实时的检测心电信号，可以从所得出的心电图上观察心脏的变化，医生就可以从所测的心电图上判断心脏各个部位的功能是否正常，所以心电图是医生治疗心脏方面的疾病所不可或缺的依据。

设计心电信号放大电路
要求：电路总增益60~80dB可调，输入阻抗≥1MΩ，共模抑制比K CMR≥80dB,带宽：0.1Hz~100Hz；电路具有50Hz陷波功能，陷波器中心衰减大于15dB。

1、输入级
三运放仪表放大器，保证输入阻抗和共模抑制比足够高
如图，经过3运放放大得到较高增益。

2、陷波器
采用带通滤波器和相加器组成的带阻滤波器。

滤除50Hz。

由陷波中心角频率50HZ计算出电容C的值，模拟用两个交流源实现，其中一个频率为50HZ ，用示波器和波特仪分别观察波形和幅频特性，模拟如下：
对50Hz进行滤波，避免噪声干扰。

3、心电信号放大电路
由1、2电路组合的心电信号放大电路
由仿真结果得电路对心电信号实现了60dB～70dB～80dB的放大，且满足带宽0.01HZ ～100HZ，并实现了对50HZ信号的陷波，总体上达到要求。

传感器将采集到的心电信号输入放大器进行放大，因为通常直接采集到得心电信号很是微弱，不利于后续电路对其进行处理，而放大器主要可以使用仪用放大器，因为仪用放大器具有输入电阻大，共模抑制比高，增益调节方便等许多优点，很适合于放大生物信号，再次是滤波，因为在电路工作时总会在有用信号里加入工频信号，而工频信号的频率以50HZ为
主，因此应该滤除工频频率波减少实验误差，。

低成本心电放大器（交流供电）设计与测试报告作者姓名：凌伟学号：3013202225学院：精密仪器与光电子工程学院班级：生物医学工程一班指导教师：李刚天津大学2015年1月1. 题目要求交流供电低成本心电放大器： 要求与主要技术指标： A. 输入电阻>5M B. 共模抑制比>80dBC. 输出摆幅>2.5V （采用单片机采集时动态范围≧28）D. 频带：0.05～75HzE. 具有光电隔离F. 制作相应的稳压电源 2. 总体设计方案整体电路设计框图如下：其中前置放大电路中包含有高通滤波部分。

220V 交流电经稳压电源整流滤波稳压后输出±Vcc ，为光电隔离后的电路供电；DC/DC 隔离电路将稳压后的±Vcc 隔离并输出±Vee 为前级电路供电。

总体电路实物图：心电信号220V 交流3.单元电路设计1.稳压电源稳压电源包括变压器、整流电路、滤波电路、稳压电路。

选用桥式整流电路，这儿选取元器件要注意二极管的极限电流和变压器的功率选择。

流经每个二极管的电流，变压器功率P=UI，由于电路中电流很小，变压器功率选择成本最低的3W，整流二极管选用1N4007，该二极管主要参数：最大正向平均整流电流1.0A、最高反向耐压1000V、正向压降1.0V。

稳压电路选用三端集成稳压器7812和7912，用以稳定输出±12V，C1 C2是滤波电容，容值大小由充放电时间和输出波纹系数决定，一般取容值较大的电容，此处耐压为15V，因此选取1000μF/25V的电容。

C3C4作用是缓解负载突变、改善瞬态响应，这儿取220μF/25V。

C5C6用来实现频率补偿、防止自激振荡、减少高频噪声，选取参数0.1μF/25V。

实物图：测试结果：如图，稳压电源能稳定输出﹢11.7V 、﹣11.8V ，此电压下运放能正常工作。

2. DC/DC 隔离电路由于在电路中加入了光电耦合放大器，则前后级之间不能有任何电的连接，因此需要DC/DC 隔离电路为前级供电，而后级用稳压电源供电。

心电信号检测放大器实验报告直流供电天津大学精密仪器与光电子工程学院2004级生物医学工程1班贾乾3004202314第一章前言心脏是人体血液循环系统中的重要器官，依靠它的节律性搏动，血液才能在闭锁的循环系统中不停地流动，使生命得以维持。

它的活动正常与否直接关系到人的生命安全。

人们不能凭着直观判断心脏健康与否，而是需要精确的仪器加以测量，通过对测得的心电波进行分析比较，最后做出诊断。

心电图典型波形如下图所示：心脏的生理功能与心电图存在着密切的有机联系，心脏生理功能失常许多可以从心电图中反映出来，这就是心电图为什么能得到广泛应用的原因，主要应用有：1．分析与鉴别各种心率失常。

2．一部分冠状循环功能障碍或急性所引起的心肌病变。

3．判断心脏药物治疗或其他疾病的药物治疗对心脏功能的影响。

4．指示心脏房室肥大情况，从而协助各种心脏疾病的诊断。

等等。

在国内外，关于心电图机的发展都经过了一段相当长的时间，目前对于心电图机的发展都经过了一段相当长的时间，目前对于心电图机的研制已经达到了一个相当高的水平。

尽管这样，在心电信号处理的方法和自动分析手段都存在着很多缺点，心电特征波形分析定位结果并不尽如人意，从理论上还有创新的余地。

第二章总体设计一．心电信号的基本特征：心电信号是一种较微弱的体表电信号，成年人的幅值约为0.5～4mV，频率在0.01~250Hz范围内，属于低频率，低幅值信号。

为了获得清晰而良好的心电波信号，中华人民共和国医药行业标准YY1139―2000对心电图机提出各种技术要求，主要有：1．输入阻抗单端输入阻抗不小于2.5MΩ。

2．输入回路电流各输入回路电流不大于0.1μA。

3．定标电压有1mV±5%的标准电压，用于对心电图机增益进行校准。

4．噪声水平所有折算到输入端的噪声应小于35μV。

5．频率特性幅度频率特性：以10Hz为基准，1Hz~75Hz（-3.0dB~+4.0dB）;6．抗干扰能力共模抑制比：KCMR>60dB以上。