摘要：为了检测血压丈量体系中的弱小信号，选用由分立元件构成外表扩大器作为压力传感器前置扩大器。运用Multsim对外表扩大器进行规划仿真，并对硬件电路装置调试。当输入信号带宽控制在10 Hz～2 kHz内，调理电位器RP可以使外表扩大器的增益可达90 dB。测验标明外表扩大器目标契合血压丈量体系要求。
关键词：血压计；外表扩大器；Multsim仿真；电路装置
外表扩大器是精细差动电压扩大器，其源于运算扩大器，但优于运算扩大器，具有低噪声、高输入阻抗、低线性差错、高共模抑制比、低失调漂移增益设置灵敏和运用方便等特色，使其在传感器信号扩大、数据收集、精细电子仪器设备、医疗仪器等方面广泛被选用。选用分立元件构成的外表扩大器作为血压计中压力传感器前置扩大电路，规划一低成本、低功耗、高增益、高信噪比的集成单元模块扩大电路。
1 血压计原理
人体血压指的是动脉血管中脉动的血流对血管壁发生的侧向垂直于血管壁的压力，主动脉血管中垂直于管壁的压力峰值为收缩压，谷值为舒张压。血压、心率是反映心血管体系状况的重要生理参数。血压计是经过充气袖套阻断上臂动脉血流来完成的，在袖套充气的过程中，在气袖压力大将堆叠与心搏同步的压力动摇，当气袖压力远高于收缩压时，脉息波消失，跟着袖套压力下降，脉息波开端呈现，当袖套压力从高于收缩压降到收缩压以下时，脉息波会忽然增大，直到均匀压力到达最大值，然后又随袖套压力下降而衰减。血压丈量便是依据脉息波振幅与气袖压力之间联系来预算血压的，与脉息波最大值对应的是均匀值，收缩压和舒张压分别由对应脉息波最大振幅的份额来确认。
血压丈量原理如图1所示，压力传感器要求体积小，重量轻，选用固态压阻式压力传感器，其功用是将血压转化成电阻的改变量；前置扩大器要求高增益、高信噪比，体系选用外表扩大器；外表扩大器扩大的信号经模／数转化后，由单片机处理输出，LCD显现丈量成果。
2 外表扩大器
2．1 规划准则
体系中压力传感器检测到的信号为20～200 Hz，起伏为毫量伏级乃至微伏量级，搀杂很多搅扰成份，因而要求前置扩大器不只具有高增益，还要有必定的抗搅扰才干。一起外表扩大器电路可以分辩的输入信号越小越好，动态规模越宽越好。因而前置扩大器规划时留意：
1)体系中前置扩大器有必要是低噪声的，因其身的便是一个噪声源，而前端输出的信号很小或许淹没在扩大器的噪声中。
2)压力传感器与扩大器衔接时留意阻抗匹配，前置扩大器才干取得最佳的噪声功能，使扩大器噪声才干到达最小。
3)扩大器应具有高增益且可调。
2．2 外表扩大器的规划
2．2．1 电路结构
外表扩大器结构如图2所示，其有两部分构成，榜首级由A1、A2组成，均选用高阻抗同相输入方式且结构对称，使得电路的漂移和失调都有相互抵消的作用；第二级由A3组成差动扩大电路，相同具有很高的共模抑制比、极高的输入阻抗，与前级匹配。电阻R1=R2、R3=R4、R5=R6，调理Rp的电阻值，即可调理扩大倍数，在A1和A2可增设调零电位器VR1和VR2，电路差模电压增益为：Au=R5／R3(1+2R1／Rp)由上式外表扩大器的增益即可由电阻R1、R3、R5预置，也可依据需求通调理RP设置外表扩大器的增益。
2．2．2 元件参数规划
中心器材可选用的集成运放相当多，在选用运放时，首先应选用低噪声、输入失调电流小、共模抑制比的运放：A1、A2运放的特性尽或许共同，电路选用了低噪声集成OP-07。电阻、电容的确认，在低噪声电路中，电阻选用低温度系数的电阻精细金属膜电阻，以取得尽或许低的漂移其噪声指数可到达0．2～1μV。扩大器的扩大倍数Au设定为10～10 000可kΩ，R5=R6=200 kΩ，Rp=2 kΩ足以满意Au。电路中的C首要滤除信号中的高频搅扰成分，选用用云母电容或瓷片，均可下降电路噪声。
2．3 电路仿真
选用Mltisim进行电路仿真，Mltisim是功能优秀电子仿真软件，合适模仿／数字电路的规划仿真，其有强壮元件库，虚拟仪器库，规划界面简练。仿真条件：输入信号频率在0．1～2kHz，起伏在1～5 mv，扩大器增益10～90 dB，用Multisim规划电路如图3所示，图中集成运放选用的是通用运放μA741，假如选用低噪声运放，作用会更好。用示波器调查电路输入输出波形如图4所示，图中扩大器输入电压峰值Uip=1 mV，输出电压峰值Uop=8．2 V。
3 外表扩大器装置调试
3．1 电路装置调试
在全能板上装置好电路。硬件电路如图5所示，电路加±12 V电压，当输入信号电压峰峰值Uip-p=2 mV，频率为1 kHz，增益调理到60 dB时，得到扩大器的输出电压峰峰值Uop-p=1．98 V，用示波器丈量输出波形如图6所示。测验标明：输入信号带宽控制在10 Hz～2 kHz内，调理电位器Rp外表扩大器的增益可达90 dB。
3．2 电路装置调试领会
1)外表扩大器装置时，在运放A1、A2的反应回路添加高频消噪电容，以把电路本身噪声系数降到最低。
2)电路电源的处理，电路用正负双电源供电，电压取±12 V，稳定性要好。为了消除电源影响，可在正负电源引进端添加退耦电容，各并联两0．01 μF、0．33μF%&&&&&%以消除电源对电路的影响。
3)接地的处理，电路因为两接地址间或接地址与大地间有必定的阻抗，地回路中的电流，使它们构成必定的电位差，然后构成搅扰源，习气称为浮地，处理的方法是改多点接地为单点接地。
4 定论
现在外表扩大器已有专业的集成芯片，运用简洁，但价格较高，在这里依据血压丈量体系特色，选用分立元件规划制作出外表扩大器，经过对电路仿真，并在全能板装置测验标明：当扩大器输入信号为毫伏级，扩大器增益在60 dB时，扩大器的输出电压到达伏级，带宽，增益均契合体系要求。但从测验波形上看输出信号还有高频搅扰，该信号经过低通滤波处理，作用会更好。
