简易心电图仪设计：高性能运算放大器与信号处理策略

电子设计作品——简易心电图仪是一款针对医疗电子设备领域的创新项目，由黄小娜、刘全才和孙红梅团队在导师陈锟的指导下完成。该设计的核心目标是设计一个能够有效提取并放大心电信号的装置，以便在示波器上清晰显示心电波形。设计主要由以下模块构成： 1. 直流稳压电源：为整个系统提供稳定可靠的电源，确保电子元件的正常运行。 2. 前置放大电路：作为信号的第一级放大，它负责处理从人体表面获取的微弱心电信号，同时需考虑去除工频干扰和其他环境噪音。 3. 双T陷波电路：针对低频的心电信号（0.05Hz~100Hz），采用双T网络结构进行滤波，以实现高通和低通特性，有效抑制非心电信号。 4. 主放大电路：这里选择了高性能的仪表放大器INA128，具有高共模抑制比（CMR）超过120dB，能有效抑制共模干扰，保证信号的精确放大至1000倍以上，满足心电图仪的精度需求。 5. 单片机最小系统：集成微控制器用于数据采集、存储、回放和人机交互，用户可以通过简单界面进行操作。 方案比较与论证： - 方案一：采用运算放大器构建，虽然有较低噪声和精度，但共模抑制比不足，难以满足心电图仪对干扰抑制的要求。 - 方案二：同相放大电路虽然可以调整放大倍数，但不适合放大微小信号，且不能提供足够的共模抑制。 - 方案三：仪表放大器INA128因其出色的共模抑制能力和低功耗特性，被选定用于微小信号放大部分，其简单易用的外部电阻调节使得增益设置灵活。 心电信号处理： 由于心电信号的特点，设计中着重进行了滤波器设计，选择了无限增益多路反馈滤波器。这种电路利用反相输入的集成运放，由于其开环增益极高，能够实现理想过滤效果，确保心电信号的准确提取。 这个简易心电图仪的设计充分考虑了信号质量、抗干扰性和用户体验，通过精心选择的电路组件和滤波技术，提供了一种实用且可靠的医疗电子解决方案。