脉搏与心电信号采集监测系统Multisim电路设计仿真.docx

脉搏与心电信号采集与监测系统设计1 .设计脉搏或心电信号放大器增益：60dB70dB80dB三档可调带宽：0.01HZ-200HZ,可插入50HZ陷波器2 .设计测量和显示心率的数字电路(用七段数码管)3 .设计心率越限报警电话(报警范围为f0<40次/分-f。>150次/分),报警方式，喇叭或蜂鸣器鸣叫，屏幕显示。4 .完成模拟电路和数字电路的仿真和虚拟实验。5 .完成印刷板设计。6 .基本框图测试点测试点测试点脉搏与心电信号采集与监测系统一、心电信号采集电路(模拟电路部分)查阅资料可知人体心电信号有如下的特点(1)信号具有近场检测的特点，离开人体表微小的距离，就基本上检测不到信号；(2)心电信号通常比较微弱，至多为mV量级；(3)属低频信号，且能量主要在几百赫兹以下；(4)干扰特别强。干扰既来自生物体内，如肌电干扰、呼吸干扰等；也来自生物体外，如工频干扰、信号拾取时因不良接地等引入的其他外来串扰等；(5)干扰信号与心电信号本身频带重叠(如工频干扰等)。2心电信号采集放大器电路设计要求增益：6OdB70dB80dB三档可调(即放大倍数为1000-3160-10000)带宽：0.0IHZ200HZ,可插入50HZ陷波器分析：根据要求，放大倍数为IOOo316010000,故米用二级放大。其中前级放大增益三档可调，分别为10、31、IOo倍。后级放大器为IOo倍。2-1前级放大器设计a、放大器AD620构成的电路由于人体心电信号的特点，加上背景噪声较强，采集信号时电极与皮肤间的阻抗大且变化范围也较大，这就对前级（第一级）放大电路提出了较高的要求，即要求前级放大电路应满足以下要求：高输入阻抗；高共模抑制比；低噪声、低漂移、非线性度小；合适的频带和动态范围。为此，选用Analog公司的仪用放大器AD620作为前级放大（预放）。AD620的核心是三运放电路（相当于集成了三个OP07运放），其内部结构如图1所示。图1AD62O生物医学放大器的内部结构简图Ill浮置跟踪根据上面的分析，前级放大电路设计，如下，并先运用Multisim仿真。根据AD620AN的放大倍数计算公式Aui= 1 +Rl+夫2r'得三个控制开关，开关1、开关2、开关3所控制的放大倍数分别为:10/31/100倍。2-2后级放大器设计采用OP07AH放大器2-3高通滤波器:在电路部分加上高通滤波环节隔断直流通路和放大倍数：A2=1+R6R5=1O1倍消除基线漂移，本部分电路置于预放大与信号放大电路之间。放大器设计总图如下所示,0V10°0/rVpk500°R1r-20kR174.3k-7WvVCCR161.33k0.5mVpku2u1VDD-W,R3400li11VDD-12VR2A/W一20k开关1VDDvd2v。1JC12VU3OP07AHAD620ANC1Tl10nFR7WV1MVCCI12V10kC3TI-4.7uFR41MlR5l"w-100VCCOP07AHU2g16VDD-12VC2VvV10k开关1打开，即放大IOOO倍时波形图即幅度数据:友向I时间轴Tl，T2± T2-T1丽通道_A画置_B64.394ms981,929 uV1.391 V0.000 s0.000 V0.000 V-64.394 ms-981.929 uV-1.391 V通道A保存Ext.Triggerr通道B5触发比例1OO ms/Div比例 5OmWDiVX位置 oY位置 ciYT 力口载 I B/A I AB AC I O IDC C比例|1 V/DivY位置oAC I O fee -行电平oP类型正弦标准自动I先开关2打开，即放大3000倍，仿真如下：所示波器TSCl通道_A992.927uV0.000 V-992.927 uV通道_B3.885 V-53.082 mV-3.939 V时间24.621ms0.000s-24.621 ms时间科通道？.I通道,一I触发比例IIOOms/Div比例50mV/Div比例5V/Div边沿巧干|此B|外部|X位置f丫位置丫位置电平厂所加载IBlfllAlBIACI0dCIACI0oc-G类型正备|标准|自动|无1开关3打开，即放大IooOO倍时，仿真如下:*示波金-XSCl反向时间通道_a通道_B45.455ms989.820uV9.998VExt.TriggerC时间轴比例1100ms/DivX位置o7baa/bJ通道A比例50mV/DivY位置一ACIOJdc3、50HZ陷波器设计电路图通道与比例10V/DivY位置0AClolDC-I6触发边沿RF%kBl外部I电平o类型正弦标准自动序Multisin仿真电路，调解滑动变阻器R18和R9使陷波器对50hz抑制的最好,4心电信号采集放大调理器总电路图MUhiSin仿真波形如下（开关3打开，IOOOO倍时波形）T2-T1时间通道/通道_B44.129ms962.777uV10.000V100,000ms54.341FV1.652V55.871ms-962777uV-8.348V反向保存IExt.TriggerC时间轴比例10msDivX位置oY¾PIB/AIA/BI通道A比例5mV/DivY位置oacoJdcG正弦I标准I自动I无于SLElI1°XTl,时间通道一A通道一B507,108 ms788,599 uV8.759 V2 ±1*1507,108 ms788,599 uV8.759 VT2-T1 J|0.000 s0.000 V0.000 V时间学比例20 ms/Div通道A比例1 mV/DivExt.TriggerX位置oF ¾o I b/a I a/b IY位置oacodc" p通道B触发比例5VFiV边沿F.E伊卜部IY位置o电平oIVACIOd-IGl类型正弦I标准I自动I