心电图 (ECG) 学是一门将心脏离子去极(ionic depolarization) 后转换为剖析用可丈量电信号的科学。模仿电子接口到电极/患者规划中最为常见的难题之一就是优化右腿驱动 (RLD) ，其意图是完结较高的共模功能和稳定性。运用 SPICE 剖析，可大大简化这一规划进程。
在 ECG 前端中，RLD 放大器具有 Vref 的共模电极偏置，并反应通过反相处理的共模噪声信号 (enoise_cm)，以下降丈量放大器增益级输入端总噪声。图 1 中，源 ECGp 和 ECGn 被分脱离，意图是标明 RLD 放大器如何为一部分 ECG信 号供给共模参考点，而这一部分 ECG 信号可在丈量放大器 (INA) 的正负输入端看到。左臂、右臂和右腿的并联 RC 组合，代表了集总无源电极衔接阻抗（本文后边部分以 52kΩ 和 47nf 标明）。假定 enoise 以寄生办法耦合至输入，则 enoise_cm 的反应会下降每个输入端的总噪声信号，并运用外部办法过滤剩下噪声，或许运用丈量放大器的共模按捺比 (CMRR) 来对其进行按捺。
图1LEAD I 和RLD 简易衔接
在图 2、3 和 4 中，咱们能够看到共模按捺改变状况，标明共模测验电路具有不同的RLD 放大器增益。这些图标明，无反应电阻器（即增益无限）时到达最佳低频 CMRR；可是，在实践国际中，关于那些要求在某条输入放大器引线被拔掉后 RLD 放大器仍能线性运转的运用来说，去除 DC 通路和/或将 RF 设置为某个高值或许并不实践。
图 2 CMRR与 RLD增益的联系
图3CMRR 图与频率和RLD 增益(RF) 的联系
图4 MCRRRLD 与无RLD 的联系
图5小信号脉冲测验电路
图6 图5输出的曲线图
一旦确认 RLD 放大器的增益，便可运用图 5 所示测验电路，并在环路中注入一个小信号阶跃，然后监督输出呼应状况。这时，呼应（图 6 所示）显现出强输出振动，标明环路中呈现不稳定性。引起这种不稳定的首要反应通路是 RLD 放大器周围的身体/电极/丈量放大器反应通路。图 7 所示测验电路，答应在一个波特图上独自剖析 RLD 放大器的反应和开环增益 (AOL) 曲线图。
图7电极/丈量放大器反应测验电路
图9所示 1/β（反应）曲线图代表了图 7 模仿成果。请注意，在没有外部补偿网络时，1/β 曲线挨近 AOL 曲线，且挨近速率 (ROC) >20dB/dec，其标明存在不稳定性（证明进程，在此不作评论）。要处理这个问题，需在 RLD 放大器的部分反应中增加一个串联 Rc 和 Cc（图 9 所示 Zc），这样总 1/β 便与 AOL 曲线穿插，其挨近速率 (ROC) ≤ 20dB/dec，且环路增益相补角> 45°（图 12）。之后，Zc 成为 20k-30kHz 之间的首要反应通路。图 11 显现了这种新的、通过补偿之后的 1/β 图（根据 Rc 和 Cc 差异）。
图8补偿网络测验电路
图9AOL、1/β和Zc
图10补偿后的右腿驱动
图11不同Cc 值的AOL 和1/β
图12图10 的环路增益和相位
总归，SPICE 是一种有用的东西，可协助快速剖析和优化 RLD 前端电路的功能和稳定性。请记住，模型的好坏决议了模仿的质量，因而对一些重要标准建模就十分重要，例如：噪声、AOL、开环 Zout 以及 CMRR 与频率联系等。别的，这项作业应在开端剖析和规划曾经就完结。
参考文献
《生物医学设备技能入门》，作者：Brown、John 和 Joseph Carr，美国新泽西州普伦蒂斯·霍尔出版社，1981 年和 1993 年。
《心电图简说》，作者：Dubin, Dale，佛特迈尔斯 Cover 出版公司，2000 年。
《运算放大器稳定性第 2 部分（共 15 部分）：运算放大器网络，SP%&&&&&%E 剖析》，作者：Green, Timothy。
