便携式心电检测放大电路设计便携式心电检测放大电路设计
本研究根据人体心电信号的特点， 设计出了放大电路，并对其进行分析和仿真， 该放大电路在性能指标方面满
足美国心脏协会(AHA) 对心电监护仪的放大器的要求， 对输入信号的波形可以实现低失真的输出， 具有较好的
放大性能。
目的：为便于日常心电监护， 开发了一种便携式心电检测系统， 介绍这种便携式心电检测系统中放大电路的设计。方法：该
心电放大电路以 AD620、OPA4277 和 TLC2254 作为放大电路核心元件， 针对心电信号的特殊信号和干扰频率范围， 进行了
分析， 对由电极采集到的心电信号， 通过前置放大部分， 将微弱的心电信号高保真放大， 并通过低通滤波、高通滤波及 50
Hz 陷波滤除干扰。结果：差模电压增益为 1 000， 共模抑制比为 90 dB， 输入阻抗大于 10 GΩ，通频带为 0.035~110 Hz。
结论：系统具有高输入阻抗、高共模抑制比、低噪声、低温漂和高信噪比等优点， 而且成本低、体积小、耗电少、携带方
便。
1 引言
随着生活水平的提高， 健康监护越来越被人们所重视。为便于日常心电监护， 我们开发了一种便携式心电检测仪。在心电检
测系统中， 最重要的部分就是心电信号的放大电路。通常采用对地对称的双电极差分放大器， 被测心电信号采用差分输入方
式， 形成差模信号。由于心电信号很微弱， 幅值只有 0~4 mV， 频带为 0.05~100 Hz。且在采集的过程中， 存在着诸如 50
Hz 的工频、极化电压、热噪声以及仪器本身产生的噪声等多种干扰信号。特别是工频干扰， 对后续特征波形的检出和分析影
响很大， 有时甚至会淹没心电信号， 致使无法检出。因此， 要求信号放大电路前置放大部分有足够高的共模抑制比(CMRR)
。通常使用的“三运放”放大器可提供很高的输入阻抗以及足够的 CMRR。但由于在输入端存在比有用心电信号大几十倍的直流
信号， 因此， “三运放”的第一级增益不能设计得很大， 从而限制了CMRR。
2 系统设计
信号放大电路的框图如图 1 所示。对由电极采集到的心电信号， 先通过前置放大部分， 将微弱的心电信号高保真放大， 并通
过低通滤波、高通滤波及 50 Hz 陷波滤除干扰， 才可以进行 A/D 转换。
2.1 前置放大
前置放大电路的组成和电路图分别如图 2 和图3所示。从图中可以看出， 前置放大电路由输入跟随、仪用放大器、右腿浮地驱
动和屏蔽层驱动等 4 部分组成。
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