《简易心电图仪(B题)》作品解析
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心电监护相关考试题及答案一、单项选择题1. 心电监护仪的工作原理是利用()。
A. 心电图B. 脑电图C. 肌电图D. 眼电图答案:A2. 心电监护仪的主要功能不包括()。
A. 监测心率B. 监测心律C. 监测呼吸D. 监测血压答案:D3. 心电监护仪上显示的P波代表()。
A. 心房去极化B. 心室去极化C. 心房复极化D. 心室复极化答案:A4. 心电监护仪上显示的QRS波群代表()。
A. 心房去极化B. 心室去极化C. 心房复极化D. 心室复极化答案:B5. 心电监护仪上显示的T波代表()。
A. 心房去极化B. 心室去极化C. 心房复极化D. 心室复极化答案:D6. 心电监护仪上显示的ST段代表()。
A. 心房去极化B. 心室去极化C. 心房复极化D. 心室复极化答案:B7. 心电监护仪的导联方式不包括()。
A. 单极导联C. 三极导联D. 四极导联答案:D8. 心电监护仪的导联方式中,最常用的是()。
A. 单极导联B. 双极导联C. 三极导联D. 四极导联答案:B9. 心电监护仪的导联方式中,最不常用的是()。
A. 单极导联B. 双极导联C. 三极导联答案:D10. 心电监护仪的导联方式中,最复杂的是()。
A. 单极导联B. 双极导联C. 三极导联D. 四极导联答案:D二、多项选择题1. 心电监护仪的主要功能包括()。
A. 监测心率B. 监测心律C. 监测呼吸D. 监测血压答案:ABC2. 心电监护仪上显示的波形包括()。
A. P波B. QRS波群C. T波D. U波答案:ABC3. 心电监护仪的导联方式包括()。
A. 单极导联B. 双极导联C. 三极导联D. 四极导联答案:ABC4. 心电监护仪的导联方式中,常用的有()。
A. 单极导联B. 双极导联C. 三极导联D. 四极导联答案:AB5. 心电监护仪的导联方式中,不常用的有()。
A. 单极导联B. 双极导联C. 三极导联D. 四极导联答案:CD三、判断题1. 心电监护仪的工作原理是利用心电图。
简易心电图仪指导教师:操长茂、吴幼芬队员及年级:易淑华、胡苗苗、曹鹏(专科组,2006 级)学校与院系:江汉大学高等职业技术学院摘要: 本系统以TI 公司的高精度仪表放大器INA2331 和低功耗MSP430 单片机为核心,实现了两路心电信号的采集、存储和显示。
设计采用右腿驱动电路和高通负反馈滤波器等抑制干扰措施,提高了放大器的共模抑制比;选用内部资源丰富的MSP430单片机和液晶显示器LCD 实现了心电信号的存储和回放。
结果表明系统各项技术指标达到了设计要求,具有低功耗低成本的特点。
Abstract:The system which takes the high-precision instrumentation amplifier INA2331 and low-power MSP430 MCU as the core has realizedtwo_channel ECG’s detection, storage and display。
It adopts a right-leg-driven circuit、a high-pass filter with reverse feedback and so on,which makes the CMRR of the preamplifier higher。
By adopted the inner resourcefulMSP430F449 single chip and LCD the ECG can be recorded and playbacking demonstrated。
The results indicate that the major technical specifications ofthe system meet the design requirements, The system has the followingfeatures, such as low-power、and low-cost。
仪器仪表习题库含参考答案一、单选题(共52题,每题1分,共52分)1.对机器人进行示教时,模式旋钮打到示教模式后,在此模式中,外部设备发出的启动信号()。
A、延时后有效B、视情况而定C、有效D、无效正确答案:D2.多旋翼无人机的遥控器最少有()通道。
A、5个B、4个C、3个D、2个正确答案:B3.遥控无人机在预定高度由下降转平飞时()。
A、注视地平仪,柔和地加油门,同时拉杆B、注视地平仪,快速地加油门,同时拉杆C、注视地平仪,快速加油门,缓慢拉杆D、注视地平仪,柔和地加油门,同时顶杆正确答案:A4.机器人I/O盒更换输出模块时,要在()情况下进行。
A、输出开路状态下B、短路状态下C、断电状态下D、以上都是正确答案:C5.对于无人机机身紧固件连接性检查包括是否有松动、()。
A、是否有变形、是否有损伤B、是否有粘连C、是否有粘连、是否有变形D、是否有损伤、是否有粘连正确答案:A6.机器人的精度主要依存于机械误差、控制算法误差与分辨率系统误差。
一般说来()。
A、控制精度高于分辨率精度B、重复定位精度高于绝对定位精度C、机械精度高于控制精度D、绝对定位精度高于重复定位精度正确答案:D7.以下不是示教器示教的缺点的是()。
A、难以获得高精度控制B、难以获得高速度C、难以与其他设备同步D、不易与传感器信息相配合正确答案:B8.用于检测物体接触面之间相对运动大小和方向的传感器是()。
A、接近觉传感器B、压觉传感器C、滑动觉传感器D、接触觉传感器正确答案:C9.无人机()是指根据无人机需要完成的任务、无人机的数量以及携带任务载荷的类型,对无人机制定飞行路线并进行任务分配。
A、任务规划B、飞行规划C、航迹规划D、飞行测试正确答案:A10.具有互换性的零件应是()。
A、相互配合的零件B、形状和尺寸完全相同的零件C、不同规格的零件D、相同规格的零件正确答案:D11.机器人各关节使用的交流伺服电动机结构是()。
A、转子装有永磁体,定子是绕组B、转子、定子都是绕组C、定子装有永磁体,转子是绕组D、转子、定子都装有永磁体和绕组正确答案:A12.螺旋桨在高速运转下,要对其进行()测试,保证桨叶的工作稳定A、动平衡B、静不平衡C、静平衡D、动不平衡正确答案:A13.有多个夹具台时,设定()可使手动操作更为简单。
心电图机[单项选择题]1、以下情况可能会引起心电图记录出现交流电干扰,但应除外()。
A.地线连接不当B.周围有电磁波影响C.开关接触不良D.患者呼吸急促E.电源电压异常参考答案:D参考解析:呼吸急促或呼吸动度过大是引起基线漂移的原因。
[单项选择题]2、如果直接记录心内电图,要求心电图机的泄漏电流应小于()。
A.CF型B.BF型C.B型D.100μ/AE.10μA参考答案:E[单项选择题]3、选择"TEST"开关位置,用标准灵敏度记录的直线光滑平稳、不抖动说明()。
A.共模抑制比高B.心电图机线性功能好C.基线的漂移小D.机内噪声小E.灵敏度高参考答案:D[单项选择题]4、若方波上升时呈圆钝状表示()。
A.阻尼过度(过阻尼)B.阻尼过小(欠阻尼)C.阻尼适当D.线性良好E.非线性移位参考答案:A[单项选择题]5、走纸速度为100mm/s时,每一个横格(1mm)表示()。
A.10msB.20msC.40msD.80msE.100ms参考答案:A[单项选择题]6、患者女性,24岁,心电图上见所有QRS波群的尖端变钝、出现切迹,ST段弧型下移,而使用另一台心电图机描记该患者心电图时QRS波群尖端切迹和ST 段弧型下移现象均消失,其原因是()。
A.12导联同步心电图B.阻尼过大C.阻尼过小D.走纸速度不均匀E.走纸速度过慢参考答案:B参考解析:1.测量QT间期离散度必须使用12导联同步心电图,这样才能保证在同一个心动周期上准确地测量不同导联间的QT间期的差异。
2.阻尼过大时可引起QRS波群的尖端变钝、出现切迹,还可引起ST段呈弧型上移或下移。
3.阻尼过小时方波的顶部折角处出现突出的尖波,可造成QRS波群(R波或S波)的幅值增大。
[单项选择题]7、患者男性,63岁,此次心电图描记的QRS波群的幅值较2天前增大,标定电压方波的顶端折角处出现尖波,产生这种现象的原因是()。
A.12导联同步心电图B.阻尼过大C.阻尼过小D.走纸速度不均匀E.走纸速度过慢参考答案:C参考解析:1.测量QT间期离散度必须使用12导联同步心电图,这样才能保证在同一个心动周期上准确地测量不同导联间的QT间期的差异。
简易心电图仪摘要:本系统主要以TI公司的低功耗msp430单片机为控制核心,由放大电路、右腿驱动电路、滤波网络、心电波形显示、存储与回放等模块组成。
利用高精度仪表放大器INA128和精密放大器OP07级联的方式对两路心电信号放大。
采用有源高低通滤波电路对心电信号进行综合处理。
设计还采用了右腿驱动电路抑制干扰,提高了放大器的共模抑制比。
单片机和液晶显示器实现了对心电波形的显示、存储与回放。
最终达到各项指标的要求,实现了低功耗的特点。
关键字:示波器滤波网络右腿驱动OP07 NE5532目录一、绪论 (3)(一)研究背景 (3)(二)心电图仪的发展现状 (3)(三)研究意义 (4)二、总体设计 (4)(一)便携式要求 (4)(二)设计框图 (5)三、硬件设计 (5)(一)电极的选择 (5)(二)导联方式的选择 (6)(三)放大电路 (7)(四)滤波网络 (8)四、软件设计 (9)(一)软件设计框图 (9)(二)程序源代码 (11)五、测试 (11)(一)测试仪器 (11)(二)系统测试 (11)(三)测试结果 (12)附录 (13)附录一 (13)附录二 (13)一、绪论(一)研究背景有很多病情较轻或者处在康复期内的心脏病患者,在较长时期内都离不开心电监护系统;或者有些心脏病偶发患者需要长期、连续观察心电参数,以捕捉某一瞬间出现的症状;也有些偏远地区的医院遇到疑难病症,病人在较长时间内需要得到上级医院专家的观察。
基于上述情况,开放一种便携的家用心电图仪,使得病人在家里可以观察并记录自己的心电信号,以备医生检查需求。
本设计介绍的就是一款体积小、重量轻、成本低、质量高、操作简单的便携式心电图仪。
(二)心电图仪的发展现状20世纪80年代心电图仪的特点是小型化、记录时间长,回放系统使用了计算机,并能够准确计算心率、异位心搏和ST段改变,打印系统已经普遍配备激光打印机。
20世纪90年代后的心电图仪的特点是体积小、佩戴舒适、存储容量打、电波保真度搞等。
心电监护仪技术试题及答案一、选择题(每题2分,共20分)1. 心电监护仪的主要功能是什么?A. 监测心率B. 监测血压C. 监测心电图D. 所有以上选项2. 心电图(ECG)通常记录几个导联?A. 1个B. 3个C. 5个D. 12个3. 以下哪个不是心电监护仪的常见报警类型?A. 心率过快B. 心率过慢C. 血压过高D. 呼吸暂停4. 心电监护仪的心率监测原理是什么?A. 电阻抗法B. 光电容积描记法C. 压力感应法D. 温度感应法5. 心电监护仪的血压监测通常采用哪种方式?A. 无创式B. 有创式C. 间接测量D. 直接测量二、填空题(每空1分,共10分)6. 心电监护仪的_________功能可以实时监测患者的心率变化。
7. 心电监护仪的_________导联可以提供更全面的心脏信息。
8. 当患者心率异常时,心电监护仪会发出_________。
9. 心电监护仪的_________测量是通过充气袖带对上臂施加压力来实现的。
10. 心电监护仪的_________功能可以帮助医护人员判断患者的呼吸状态。
三、简答题(每题10分,共20分)11. 简述心电监护仪的工作原理。
12. 描述心电监护仪在急救情况下的应用。
四、判断题(每题1分,共10分)13. 心电监护仪只能用于监测心电图。
(错误)14. 心电监护仪的报警系统可以关闭。
(正确)15. 心电监护仪的心率监测是通过测量血压来实现的。
(错误)五、计算题(每题5分,共5分)16. 假设某患者心电图的P波到R波的时间间隔为0.12秒,计算其心率。
六、案例分析题(每题15分,共15分)17. 某患者在使用心电监护仪时,心率突然从70次/分钟上升到150次/分钟,请分析可能的原因,并提出相应的处理措施。
答案一、选择题1. D2. D3. C4. B5. A二、填空题6. 心率监测7. 12导联8. 报警9. 无创式10. 呼吸监测三、简答题11. 心电监护仪的工作原理是通过电极贴片或导联线与患者皮肤接触,采集心脏的电生理信号,然后通过放大、滤波、模数转换等处理后,显示在屏幕上,以供医护人员观察和分析。
2024年湖南工艺美术职业学院单招职业技能测试题库及答案解析姓名:________得分:________一、单选题1.下列现象中,通过热传递改变物体内能的是()A.打开啤酒瓶盖,瓶口处的气体温度降低B.放进冰箱冷冻室的水变成冰块C.在汽油机的压缩冲程中,汽缸内的温度升高D.用手来回弯折铁丝,弯折处铁丝的温度升高答案:B解析:A项,通过做功改变了气体的内能,A项错误;B项,通过热传递改变了水的内能,B项正确;C项,通过做功改变了气体的内能,C项错误;D项,通过做功改变了铁丝的内能,D项错误。
故选B考点:物理常识2.收养的基本原则是()A.最有利于收养人B.最有利于被收养人C.保护未成年人D.打击非法收养答案:B解析:《中华人民共和国民法典》第一千零四十四条规定,收养应当遵循最有利于被收养人的原则,保障被收养人和收养人的合法权益。
故选B。
考点:法律常识3.下列关于道德的说法中,正确的是()A.从起源和概念内涵上看,中西方“道德”均含有规则、规范之义B.动物之间同样存在互助和友爱行为,道德不是人类区别于动物的重要标志C.道德与社会生产方式无直接关系,人类社会存在共性道德D.相比于法律,道德不仅适用范围小而且调节力度弱答案:A解析:“道德”一词源远流长。
在西方指风俗和习惯,后引申含有规则、规范、行为品质和善恶评价等含义。
在我国,三千多年前的商朝时期,甲骨文中就有了“德”字。
在中国古代最早的典籍中,“道”字也很多见。
“道”原指道路,后引申为事物发展变化的规律或规则,“德”是人们对“道”的认识和把握。
故选A。
考点:职业道德与职4.李俊在某服装店挑选衣服,店主向其推荐了一款风衣。
李俊试穿后觉得不合适,脱下风衣后准备离开,店主却强迫李俊买下了这件风衣。
店主的这一行为侵犯了李俊的() A.财产安全权 B.损害求偿权C.维护尊严权D.选择商品自主权答案:D解析:《消费者权益保护法》第九条规定:“消费者享有自主选择商品或者服务的权利。
电仪考试试题及答案简单一、单项选择题(每题2分,共20分)1. 电仪设备中,电流表的符号是:A. ℰB. ℑC. ℜD. ℵ答案:A2. 以下哪个选项是电阻的单位?A. 欧姆(Ω)B. 瓦特(W)C. 伏特(V)D. 安培(A)答案:A3. 电仪设备中,电压表的符号是:A. ℰB. ℑC. ℜD. ℵ答案:C4. 以下哪个选项是电流的单位?A. 欧姆(Ω)B. 瓦特(W)C. 伏特(V)D. 安培(A)5. 电仪设备中,功率表的符号是:A. ℰB. ℑC. ℜD. ℵ答案:B6. 以下哪个选项是电压的单位?A. 欧姆(Ω)B. 瓦特(W)C. 伏特(V)D. 安培(A)答案:C7. 电仪设备中,电能表的符号是:A. ℰB. ℑC. ℜD. ℵ答案:D8. 以下哪个选项是电能的单位?A. 欧姆(Ω)B. 瓦特(W)C. 伏特(V)D. 焦耳(J)答案:D9. 电仪设备中,频率表的符号是:B. ℑC. ℜD. ℵ答案:B10. 以下哪个选项是频率的单位?A. 欧姆(Ω)B. 瓦特(W)C. 伏特(V)D. 赫兹(Hz)答案:D二、多项选择题(每题3分,共15分)1. 以下哪些是电仪设备的基本组成部分?A. 电流表B. 电压表C. 功率表D. 电能表答案:ABCD2. 以下哪些是电仪设备的测量单位?A. 欧姆(Ω)B. 瓦特(W)C. 伏特(V)D. 安培(A)答案:ABCD3. 以下哪些是电仪设备的测量功能?A. 测量电流B. 测量电压C. 测量功率D. 测量电能答案:ABCD4. 以下哪些是电仪设备的符号?A. ℰB. ℑC. ℜD. ℵ答案:ABCD5. 以下哪些是电仪设备的测量单位?A. 欧姆(Ω)B. 瓦特(W)C. 伏特(V)D. 赫兹(Hz)答案:ABCD三、判断题(每题1分,共10分)1. 电流表是用来测量电流的设备。
(对)2. 电压表是用来测量电压的设备。
(对)3. 功率表是用来测量功率的设备。
《简易心电图仪(B 题)》作品解析瞿安连一、 题目意图及知识范围本题侧重于弱信号的检测,其内容涵盖了较丰富的模拟电子技术知识,主要包括放大器、噪声抑制、有源滤波等内容。
在1999年举行的第四届全国大学生电子设计竞赛中曾有测量放大器(A 题)的设计课题与本题属同一类型,但本题对噪声抑制的要求更高,并增添了有源滤波器的内容。
题目具有一定趣味性,且难度适中容易入手。
本题基本部分涉及基本仪表放大电路和稳压电路以及放大器的增益、频率响应、共模抑制比、输出电压动态范围、稳压电源噪声等基本知识。
在本题示意图的帮助下,不同类型学校和专业的学生应该都能完成本题所要求的内容。
本题发挥部分所涉及的内容要求学生具备较宽的知识面和应变能力,对模拟电路提出了更高的技术指标,如果要实现心电波形的存储、回放,还必须加入单片机基本系统,从而包含了有关数字电路、微机接口电路等课程的基本内容,一般需要将硬件和软件的知识密切配合才能达到,能较好地考核学生是否能综合运用所学知识解决本专业的问题以及是否具备一定的创新能力。
此外,发挥部分允许加入其它功能,给学生留有一定的发挥空间。
考虑到电子竞赛的实际情况,简易心电图仪只要求记录一路或两路心电图(标准I 、II 导联),而不像标准心电图仪那样能记录十二路心电图,以避免涉及过多的心电图学知识。
与人体皮肤接触的电极也不要求使用标准的银/氯化银电极,只需用铜皮自制(题目说明中给出制作和使用方法)。
除此之外,本题的基本技术要求大部分已十分接近于实际心电图仪。
为便于学生进行人体实测心电图,题目说明中也指出测试中应注意的事项。
二、 设计重点与方法1. 基本要求本题基本部分的设计重点在心电信号放大器、有源滤波器和低噪声稳压电源。
其中,良好的低噪声稳压电源设计将十分有利于达到系统的噪声指标。
(1)心电信号放大器设计心电信号放大器的设计是达到各项技术指标的关键环节。
① 基本差分放大电路存在的问题使用基本差分放大电路可以抑制共模干扰,但是,用图1 (a)所示电路测量人体心电信号存在以下两个问题:OOv v(a) 测量电路示意图 (b) 等效电路图1 用简单差分电路测量人体心电信号a. 信号源电阻是变化的。
以心电作为信号源的等效电路如图1 (b)所示,其中信号源电阻R s1,R s2包括电极与皮肤的接触电阻,肌肉、骨胳等组织的电阻。
它们不但因各人的身体差异而有相当大的变化,就同一个人来说,也随时间和环境而变化,范围可能在k Ω至M Ω量级之间。
于是,对心电本身的放大增益是极不稳定的。
b. 输入信号中含有很强的共模成分,主要是工频干扰。
由于R s1和R s2不可能相等,造成差分放大电路的共模抑制比急剧下降,共模干扰可能完全淹没微弱的差模心电信号。
② 仪表放大电路图2所示三运放构成的仪表放大电路可解决上述问题。
根据运放虚短和虚断的工作原理,从图中可得:v R 1= v I1–v I2,v R 1/R 1= (v 3–v 4)/(2R 2+R 1),故)(2122I 1I 12111243v v R R v R R R v v R -⎪⎪⎭⎫⎝⎛+=+=-Ov v v R 1= v可得)(21)(2I 1I 12344334O v v R R R R v v R R v -⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛+-=--= (1) 图2中电路的第一级为电压串联负反馈放大,输入电阻很高,应等于运放A 1和A 2的共模输入电阻。
若用这样的电路测量心电信号,图1(b)所示信号源电阻R s1和R s2变化的影响几乎可以忽略不计,能真正检测到心电在相应方向上的电动势。
如果A 1和A 2特性相同,且两个R 2相等,则v 3和v 4中的共模成分也相等,电路总的共模抑制特性取决于A 3构成的差分放大电路。
A 1,A 2在深度负反馈下输出电阻极低,其差异与R 3相比可以忽略不计。
只要选择高共模抑制比的A 3并仔细匹配R 3和R 4,电路的共模抑制比很容易达到80dB 以上。
③ 心电信号放大器心电信号检测时,电极与皮肤会产生直流极化电势,应在电路中设计隔直流电路,即高通电路。
该电路不应引起心电信号的显著失真。
虽然心电信号的最低可能频率成分只达到0.5Hz (相应于心脏搏动30次/分),但为降低信号因相移产生线性失真,心电信号放大电路的低频截止频率必须达到心电信号的低频截止频率的1/10,即0.05Hz 。
题目未对低频截止频率的特性作特殊要求,可用简单RC 高通电路实现。
于是,完整的心电放大器应如图3所示。
Ov v v R 1= v图3 心电放大器电路由于电容C 1漏电会引起v O 的漂移,所以C 1不应选用电解电容,而应使用介质特性较好的电容。
这里,取C 1=1μF ,R 5=3M Ω。
虽然提高放大器的第一级增益有利于降低输出噪声,但考虑到极化电势,三运放构成的仪表放大电路增益不应太大,其电压增益可以取40,则A 4构成的同相放大电路电压增益应为25,总增益为1000。
为提高电路的共模抑制比,图3中标号相同的各两个R 2、R 3、R 4应做到两两匹配,整个电路的共模抑制比基本取决于这些电阻的匹配程度。
电阻匹配得好,其共模抑制比是不难达到80dB 的。
电路中,A 1~A 4应选用如LF347之类以FET 作为输入级的运放,以保证足够低的偏置电流。
使用这种低成本运放构成心电放大器完全可达到题目要求的技术指标。
④ 使用集成仪表放大器使用如图4所示的INA2128集成仪表放大器组成图3中的仪表放大电路,可以省却电阻匹配的麻烦,并易于达到更高的共模抑制比、更小的偏置电流和更高的温度稳定性。
该电路中包含两个相互独立的仪表放大电路,正好满足两路心电信号放大的要求。
OAR v INA v v INB v R =1+50k ΩR GA A=1+ 50k Ω R GBOB B图(2)有源滤波器设计有源滤波器主要使简易心电图仪的高频响应特性达到题目要求。
① 滤波特性的选择心电信号的典型波形如题中所示,它具有脉冲波形的特征,为保证其不失真放大,必须注意滤波器的相位特性。
有三种典型的滤波特性:巴特沃斯、切比雪夫和贝塞尔滤波器,其中,贝塞尔滤波器具有线性相移特性,最适用于心电信号的滤波处理。
巴特沃斯和切比雪夫滤波器都会引起心电波形的失真,尤其是后者,会造成心电输出信号的振铃效应。
② 贝塞尔滤波器电路由于题目对电路高频响应的截止特性没有做出要求,可选用较简单的二阶贝塞尔滤波器,其典型电路如图5 所示。
图中开关可控制电路的高频截止频率在100Hz 和500Hz 之间切换。
元件参数可参考《应用电子技术》(科学出版社,2003)中所述查表法快速确定,也可参考其他有关教材通过计算得到。
v v O图5 100/500Hz 滤波电路如果需要更陡峭的截止特性,可将图5的两个滤波电路级联,组成4阶贝塞尔滤波器。
当然,所有的阻容元件参数都应按4阶滤波电路计算。
(3)低噪声稳压电源设计由于题目要求“输出电压动态范围:大于±10V”,所以放大器供电稳压电源必须是±12V或±15V。
用普通集成三端稳压电路直接构成稳压电源是难以达到题目“<3mV(峰-峰值)”噪声要求的。
需要在集成三端稳压电路外增加放大环节,才能进一步抑制噪声,图6为正电源电路一例。
负电源可采取类似的设计。
+=+15V–图5 低噪声稳压电源2. 发挥部分本题的发挥部分难度较大。
同时测量两路心电,将高频截止频率扩展到500Hz都会增加输出噪声,将心电放大器(含屏蔽导联线)的共模抑制比提高到80dB,一般需要增加屏蔽驱动和右腿驱动电路才容易实现。
而发挥部分的第二项要求:“具有存储、回放已测心电图的功能”,则必须增加单片机系统。
数字电路的加入,会使噪声电平增大,必须仔细考虑电路的布局、布线、接地等工艺问题。
三、竞赛作品评述由于此次湖北省电子设计竞赛中主要由学校组织评审,送交的设计报告只有18份,其中只有5个参赛队参加了全省测评,因此下面的评述可能很不全面。
(1)心电放大器各校送来测评的作品100%都正确采用仪表放大电路作为心电放大器的第一级,其中很多都使用集成仪表放大电路。
因此,大多数作品的共模抑制比都较高。
但是,一些队的增益分配不够合理,实际人体测试时,极化电势造成放大电路易发生饱和,尤其使用普通铜皮作为接触电极。
个别参赛队采用隔离放大电路,这是现代心电图仪普遍采用的先进方案,但对布线工艺、电源要求较高。
使用隔离放大电路的参赛队没有很好掌握这一点,反而造成作品技术指标的降低。
4/5的测评作品可实际检测到人体心电信号,并清晰地将波形显示在示波器显示屏幕上。
(2)高通电路绝大多数参赛队采用简单的RC高通电路实现,有少数队采用有源高通滤波电路,增加了电路的复杂性。
(3)有源滤波器大部分参赛队采用2阶或4阶巴特沃斯有源滤波器。
因为我们在测试中采用的是频域测量方法,所以在作品的测试指标中不会反映出很大问题。
但如果采用时域测量方法,输入方波信号,就会发现其输出波形会在上升沿和下降沿出现过冲。
如果采用贝塞尔滤波器,就不会发生这种现象,可不失真地放大心电信号。
对于初学者来说,这一点可不必苛求。
(4)50Hz陷波问题很多参赛队在电路中插入了50Hz 陷波电路,以降低输出噪声。
这种做法对抑制50Hz 工频干扰十分有效,但也将心电信号的有效成分衰减了。
图6(a)示出心电信号的一般频谱分布,而图(b)为某作品用双T 有源滤波器构成的50Hz 陷波电路的仿真特性。
可以明显看出,信号在30 Hz 到80Hz 左右的能量损失是很大的。
特别是这种双T 陷波电路在50Hz 附近的相频特性存在剧烈的跳动,还会使心电波形出现较大失真。
这些参赛队没有仔细研究题目要求。
基本要求的第(1)项d 款为“频带内响应波动:在±3dB 之内”。
这一条限定了不能使用50Hz 陷波电路。
若信号通路中存在50Hz 陷波电路,在0~100Hz 带宽内的响应波动就不可能达到±3dB 之内。
对于50Hz 干扰的抑制应主要靠提高电路的平衡和共模抑制比来实现,需要在电路工艺上下功夫。
v (f(a)心电信号的频谱(b) 50Hz 双T 陷波器的仿真频率特性 图6 不能使用50Hz 陷波电路(5)稳压电源题目要求设计低噪声稳压电源。
大多数参赛队实际没有认真设计电源电路,仅使用三端稳压集成电路实现对心电放大器的供电。
由于这种稳压集成电路的输出噪声达不到设计要求,大多数参赛队实测时在这一项都被扣了分。
实际上,稳压电源噪声过高,特别是50Hz 纹波抑制不足,是心电放大器噪声电平过高的主要原因之一。
(6) 微控制器系统很多通电测试参赛队均采用单片机实现对系统的控制功能,大部分采用8051系列的单片机,有少数使用性能更加完善的凌阳单片机系统。