简易心电图仪制作：50Hz陷波电路与通信优化

"50Hz陷波电路-stochastic network optimization with application to communication" 本文主要讨论的是心电放大器设计中的一个重要环节——50Hz陷波电路。在心电图仪的制作过程中，为了准确捕捉和放大微弱的心电信号，需要有效消除共模干扰和差模信号中的工频干扰。50Hz陷波电路就是针对这种干扰设计的特殊滤波电路。 首先，我们来看主放大电路。主放电路由运放U4A、U4B和电阻R35-R37等元件构成，其主要任务是提升心电放大电路的整体增益。这里的增益Av3是通过R36和R37的比例计算得出，即Av3=1+R36/R37=11。整个心电图仪的总增益K是前置放大器增益Av与主放大器增益Av3的乘积，即K=Av×Av3=126×11=1386。这意味着电路可以显著放大输入的心电信号。 然而，尽管前置放大器对共模干扰有一定的抑制能力，但部分工频干扰（通常为50Hz）可能以差模信号的形式进入电路，并且频率位于心电信号的频带内。此外，电极和输入回路的不稳定性也可能导致干扰增强。因此，需要额外的措施来过滤这些干扰。这就是50Hz陷波电路的作用。 50Hz陷波电路采用“双T带阻滤波器”设计，该滤波器能够有效地在特定频率（即50Hz）处形成一个“陷波”，降低该频率附近信号的幅度。这个陷波电路的中心频率f由公式f=1/2πR38C12确定，在此例中，中心频率恰好为50Hz，与工频相同，从而有效地滤除了这一干扰源。 心电图仪的制作不仅仅是硬件设计，还包括了电子元器件知识的学习、印刷电路板（PCB）设计与制作、焊接技术以及电子产品的调试等多方面的技能训练。在实训过程中，学生需要分组合作，通过实际操作来提升这些技能。实训涵盖了从理论知识到实践应用的全过程，包括元器件识别、PCB设计软件的使用、SMT焊装设备的操作、电路板焊接技巧、电子产品的调试等。 50Hz陷波电路是心电图仪设计中的关键组成部分，它确保了心电信号的纯净度，避免了工频干扰对测量结果的影响。而心电图仪的制作实训则是一个综合性的工程实践，旨在培养学生的实际操作能力和团队协作精神，为将来从事相关领域的工程工作打下坚实的基础。