共模抑制比1.ppt

第三章 信号处理 生物信号属低频微弱信号信号处理主要包括：信号放大、滤波、信号隔离本章重点：前置放大级的设计 第一节 生物电放大器前置级原理 一、基本要求 1、高输入阻抗 2、高共模抑制比 3、低噪声、低漂移 4、设置保护电路 （一）高输入阻抗输入阻抗不高——信号衰减、失真电极面积——影响电流密度、电极阻抗 （三）低噪声低漂移 措施： 差动输入形式 电路对称结构，严格挑选器件 采用调制式直流放大器 设置“复零”电路，将基线在特殊情况下复零 （四）设置保护电路 人体安全保护电路 放大器输入保护电路 校准电路 二、差动放大电路分析方法 分析参数：共模抑制能力和输入阻抗 影响差动放大器共模抑制能力的因素 1、由电阻失配所造成的CMRRR 3、器件本身共模抑制比CMRRD对总共模抑制比CMRR影响 结论： （1）在同时考虑电阻失配和器件本身的CMRRD的影响时，放大器总的CMRR将进一步下降； （2）差动放大器的共模抑制能力受到放大电路闭环增益、外电路电阻匹配精度以及放大器本身共模抑制比等因素影响。 3、差动放大器的输入阻抗 ri=2R1 综上分析： 基本差动放大器这一电路形式不能满足生物电 放大器前置级高输入阻抗要求的 例题 差动放大器电路所用的IC器件的共模抑制比CMRRD=100dB，放大电路闭环差动增益Ad=20，电阻误差δ=±0.1%，求放大器的总共模抑制比。当Ad=1时，放大器的总共模抑制比又是多少？ 三、差动放大器应用电路（一）同相并联结构的前置放大电路 第一级共模抑制比CMRR12,则： 结论: 1、第一级放大电路的共模抑制比能力取决于运放器件A1、A2本身共模抑制比的差异。 2、为消除因CMRR1、CMRR2不为无穷大而造成A1、A2输出端有与输入端相同的共模电压，故应在A1、A2输出端接一级差动放大，以消除共模电压在电路中的传递。 两级放大电路总共模抑制比： 在严格挑选A1、A2，使CMRR1、CMRR2严格对称时 则：CMRR12Ad1?CMRR3 有：CMRR?Ad1?CMRR3 结论: 同相并联差动放大器总共模抑制比主要取决于第一级的差动增益及第二级 的共模抑制能力 例3-1： 如图所示为同相并联结构的ECG前置级实用电路，所用器件的共模抑制比均为100dB。输入回路中两电极阻抗分别为20k?、23k?。放大器输入阻抗实际有80M?。放大器中所用电阻的精度?= 0.1％，其他参数如图所示。求包括电极系统在内的放大电路的总共模抑制比。 同相并联差动结构电路作为生物电放大器前置级的设计步骤为： (1)器件选择。通过测量，确定共模抑制比严 格对称的A1、A2（通常相差不应超过 0．5dB）和高共模抑制比参数的A3（通常 大于100dB）。 (2)在影响共模抑制能力的诸因素中，第二级差 动放大电路中电阻的匹配精度是主要的。通 常用精密电桥选择高精度、高稳定性电阻， 确定R1，再由Ad2 的设计值确定RF(下支路 的RF选电位器)。 (3)前置级增益以及组成前置级的两级放大电路 的增益分配，都影响总的CMRR值。在前置级 增益确定之后，Ad1、Ad2互相制约。但是 Ad1 值取得较高一些，是有利于总的共模抑 制能力的提高的。 第二节 隔离级设计 浮地概念 所谓浮地（或浮置），即信号在传递的过程中，不是利用一个公共的接地点逐级地往下面传送（如阻容耦合、直接耦合等），而是利用诸如电磁耦合或光电耦合等隔离技术，信号从浮地部分传递到接地部分，两部分之间没有电路上的直接联系。 一、光电耦合 二、电磁耦合 （二）同相串联结构的前置放大电路 特点： 少用－个运放。差动信号均由同相端进入，A1的输出uo1和ui2一起送入，从A2获得单端输出，故称串联结构。 可见，共模抑制能力的提高，取决于器件A1、A2本身的共摸抑制比是否相等，并且受外回路电阻的匹配精度的影响。 前者易实现，故放大电路的CMRR取决于电阻的匹配精度。 缓冲级与差动放大器构成的前置级 提高放大电路的共模抑制能力的措施仍然是使A1、A2的共模抑制比相等，并尽可能提高差动级的电阻匹配精度。 （三）由专用仪器放大器构成的前置放大器 AD620为一个低成本、低功耗、高精度的单片仪器放大器。 AD620的性能比传统的三运算放大器优越。 特点： 1.只用一个外部电阻就能设置放大倍数 为1～1000； 2.电源范围宽(±2.3～±18V)； 3.体积小； 4.功耗非常低(最大供电