心电检测是在强共模搅扰下的弱小信号检测,为了进步电路的共模按捺比,常选用抵消驱动电路(右腿驱动)来进步共模按捺比。
心电信号是人体特定的点与点之间的差模电压,信号起伏在0.5mV~8mV之间,典型值为1mV.心电遭到的工频搅扰十分强,一般情况下人体的工频幅值在V级,比心电信号大3个数量级,工频搅扰常以共模方式呈现。
在如此强的工频搅扰中检测出弱小的心电信号是一大应战,这就要求运放具有很高的共模按捺比,一般要求在60~120dB之间,太低了影响心电图机功能,太高的运放本钱上会让人难以承受。选用高共模按捺比的前置放大器,如在50Hz时80dB共模按捺比的外表放大器是归于功能比较好的产品,这样工频搅扰的幅值仍是达到了信号幅值的十分之一,关于医师确诊来说是不能承受的,心电图机遍及选用抵消驱动电路来进一步增强共模按捺才能。
图1:抵消驱动模型
U2A和R9,R10,R11,C7一起组成了右腿驱动电路,其原理是经过R6,R7从人体取出共模电压反向加到人体。下面咱们经过公式来阐明抵消驱动的效果,核算中疏忽C5,C6,1A,U1B 的差错对共模按捺比的影响,一起R10和C7是为了体系安稳而规划的,不影响低频时共模按捺比的核算,核算时疏忽,公式推导如下:
U1A,U1B效果是阻抗改换的跟从器,有:
Vcom=Vin (1)
U2A 组成了一个反向放大器,其传递函数为:
Vout=-(R9*Vcom)/R8 (2)
依据基尔霍夫电流规律有:
(V1-Vin)* jwC11=Vin* jwC2+(Vin-Vout )/R11 (3)
得到Vin传递函数为:
Vin=R8*R11*JWC2/(R8*R11* jwC1+R8*R11* jwC2+jwC1* jwC2*R8+ jwC1* jwC2*R9 ) (4)
带入常用电路的典型参数:
R8=10kΩ,R11=100kΩ,R9=1M,C2=100pf不考虑电容的相位影响,省略极小项则:
Vin=R8*R11* jwC2/(R8+R9) (5)
在以上参数下Vsub>in幅值为:
Vin=1 /3000=-69dB (6)
依照上述参数规划的右腿驱动电路理论上能够供给69dB的共模按捺比,这是一个抵消驱动简化模型,实践电路中考虑到阻容的差错,滤波%&&&&&%对相位的影响,运放的推迟等等,右腿驱动的共模按捺才能会劣化乃至发生震动,详细的电路需求依据需求进行调整。