由心电前置放大电路的简单设计说明放大器的选用

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由心电前置放大电路的简单设计说明放大器的选用

    心电信号十分微弱，常见的心电频率一般在0—100Hz之间，能量主要集中在17Hz附近，幅度小于5mV。心电电极阻抗较大，一般在几十千欧以上。在检测生物电信号的同时存在强大的干扰，主要有电极极化电压引起基线漂移，电源工频干扰(50Hz)，肌电干扰(几百Hz以上)。电源工频干扰主要是以共模形式存在，幅值可达几V甚至几十V，所以心电放大器必须具有很高的共模抑制比。电极极化电压引起基线漂移是由于测量电极与生物体之间构成化学半电池而产生的直流电压，最大可达300mV，因此心电放大器的前级增益不能过大，而且要有去极化电压的RC常数电路。由于信号源内阻可达几十KΩ、乃至几百KΩ，所以，心电放大器的输入阻抗必须在几MΩ以上，而且 CMRR也要在60dB以上（目前的心电图机共模抑制比一般均在89dB）。
    由此可知，心电前置放大电路具有高共模抑制比、高输入阻抗、高输出阻抗等特点。大部分心电信号都要输入单片机进行处理，一般要求幅值约为5V，也即放大器的放大倍数约为1000倍。一级放大由于深度负反馈的限制不能达到要求，所以一般采用级联放大。级联放大就要考虑增益分配和噪声分配。常用的有三运放并联差分输入放大电路。

    此信号放大电路有运放A1、A2组成第一级差分式电路。A3组成第二级差分式电路，RW、R3、R4、R7 组成反馈网络，引入深度电压串联负反馈，故有较高的输入阻抗，且A1、A2都选用同相端作为输入端，则它们的共模输出电压和漂移电压也都相等，再经过A3 组成的差分电路，可以相互抵消。故具有很强的共模抑制功能和较小的输出漂移电压。A4是电压反向跟随器，其作用是使前后级隔离。
    此放大器的优点是：放大器分辨率高、线性度好、输入阻抗高、漂移抵、抑制噪声和抗干扰能力强。