心电信号采集：高效放大电路设计应对挑战

本文档探讨了一种针对心电信号的采集放大电路的简单设计方法，着重关注了人体心电信号的特性以及这些特性对电路设计的影响。心电信号作为生物医学信号，其显著特点包括： 1. 近场检测：信号强度随着与身体表面距离的增加而迅速衰减，因此，信号采集需要尽可能靠近人体。 2. 微弱且低频：心电信号的幅度通常只有毫伏级别（mV），频率集中在几百赫兹以下，这就要求电路具有足够的灵敏度来捕获这些微弱信号。 3. 强干扰性：心电信号易受来自体内（如肌电、呼吸）和体外（如工频、接地干扰）的多种干扰，且干扰可能与信号频带重叠。 针对这些特性，采集电路设计的关键要素包括： - 信号放大：必不可少，需确保信号能被放大到满足A/D转换器的输入要求，通常至少达到毫伏级。 - 抗干扰处理：设计应着重于消除工频干扰，同时考虑基线漂移，如因呼吸等生理活动导致的信号变化。 - 线性和噪声控制：考虑到信号频率较低，但仍然需要考虑输入阻抗、线性度以及低噪声性能，以确保准确的数据获取。 在电路设计过程中，文章具体提到了前级放大电路的选择和设计。为了应对高阻抗和复杂环境下的信号捕获，文中推荐使用Analog公司的AD620仪表放大器。AD620因其高共模抑制比、良好的温度稳定性、宽频带、低噪声以及可调参数等特性，使其成为生物医学信号放大理想的器件。前级放大器的增益设置应适度，以免影响后续信号处理阶段。 本文提供了一个实用的策略，强调了心电信号采集电路设计中的关键挑战，并详细阐述了如何通过选择合适的放大器和处理技术来克服这些挑战，以确保心电信号的准确测量和分析。