心电信号放大电路.pdf

浅谈滤波器在心电信号放

大电路中的应用

1实验目的与意义

心电信号十分微弱，一般在0.05-100Hz之间，幅度小于5mv。在检测心

电信号的同时存在着极大的干扰。心电波仪器通过传感系统把心脏跳动信号

转化为电压信号波形，一般为微伏到毫伏数量级。这是需经过信号放大才能

驱动测量仪表把波形绘制出来。本实验通过应用运算放大器设计心电放大电

路，目的是可以实现有效滤除与心电信号无关的高频信号，通过系统，可以

得到放大，无干扰的心电信号。

本实验将就心电放大电路中的滤波器部分进行重点研究，采用

multisim10.1进行仿真，分析其实现的功能以及所起的作用。心电信号放大

电路的其余部分将做简要介绍。

2心电放大电路工作原理

输入心电前置放大高通滤波

信号

电压放大带阻滤波低通滤波

心电信号放大电路原理流程图

2.1前置放大电路

放大微弱的心电信号。具有高输入阻抗、高共模抑制比、低噪声、

低漂移、具有一定的电压放大能力的特点。

2.2高通滤波电路

通过频率大于0.05Hz的信号，排除低频信号干扰。

2.3低通滤波电路

通过频率低于100Hz的信号，排除高频信号干扰。

2.4带阻滤波电路

有效阻断工频为50Hz的信号干扰。

2.5电压放大电路

对处理过的心电信号进行放大，以便能够观察出微弱的心电信号。

3技术指标

信号放大倍数：1000倍

输入阻抗：≥10MΩ

共模抑制比：K≥60dB

cmr

频率响应：0.05-100Hz

信噪比：≥40dB

4心电放大电路介绍与分析

4.1前置放大电路

可应用AD620来设计放大电路，设计图如下

根据心电信号特点，前置放大电路具有以下特点：

1）高输入阻抗：被提取的心电信号是不稳定的高内阻源的微弱信号，

为了减少信号源内阻的影响，应提高放大电路的输入阻抗。

2）高共模抑制比：人体所携带的工频干扰以及所测量的参数以外的生

理作用的干扰，一般为共模干扰，前置级须采用共模抑制比高的差动放大

电路，以减少共模干扰。

3）低噪声，低漂移：使其对信号源影响小，输出稳定。

此放大电路可实现增益1-1000倍的调节。

4.2滤波电路

正常心电信号的频率范围为0.05-100Hz。噪声信号来源主要有工频干

扰、电极接触噪声、人为运动肌电干扰、基线漂移等，其中50Hz的工频干

扰最为严重。为了消除这些干扰信号，在心电信号放大器电路中，应加入

高通滤波器、低通滤波器和50Hz工频信号陷波器。

4.2.1高通滤波电路

本实验采用二阶有源滤波器，参数设置以及电路图如下。

f=错误!未找到引用源。=0.05Hz

min

令C1=C2=100µF

R1=R2≈32kΩ

输入1Vpk，0.05Hz的正弦交流信号

二阶高通滤波器

二阶高通有源滤波的幅频与相频响应

高通滤波器的幅频相频响应如上图所示，可以看出，当向高通滤波器输入频率0.05Hz

的正弦交流信号时，读取电路的截止频率为48.7906mHz，与理论值0.05Hz极为接近，故该

电路可以实现高通滤波器的作用。

4.2.2低通滤波电路

本实验中采用二阶有源低通滤波器对信号进行处理，参数设置以及电路图如下。

f=错误!未找到引用源。=100Hz

max

令