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到达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。
1 《GW-44_AAMI_EC13-2002》心脏监测仪专用规范
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,U1A,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Vin 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。
圣邦微电子在抵消驱动电路上做了许多验证作业,如器材的挑选、线路板规划、电源结构等,在本篇文档不再胪陈,请参阅圣邦相关技术资料。依照图1 所示电路制作了验证板,实测共模按捺比为50dB,这样咱们挑选一颗共模按捺比60dB 以上的集成或分立器材搭成的外表放大器,整个体系就能够到达89dB1的规范要求。