一种心电信号放大器的制造方法
【专利摘要】一种心电信号放大器，它包括连接在心电信号传感器和心电信号处理系统之间依次串联连接前置放大电路、带通滤波电路、电平抬升电路和50HZ陷波电路7；所述前置放大电路包括双端输入、双端输出的差分放大电路，共模取样驱动电路，阻容耦合电路，以及双端输入、单端输出的差分放大电路；本实用新型通过设置前置放大电路来放大心电信号；设置由高通滤波电路和低通滤波电路诸城的带通滤波电路来抑制基线漂移和消除高频谐波的严重干扰；设计电平抬升电路避免心电信号失真；设置50HZ陷波电路来消除50Hz工频干扰。本实用新型通过对心电信号进行放大、滤波、电平抬升和陷波处理，得到了增益很高的放大器，性能好、精度高、体积小以及能耗更低。
【专利说明】—种心电信号放大器
【技术领域】
[0001]本实用新型涉及信号放大【技术领域】，具体地说是一种心电信号放大器。
【背景技术】
[0002]心电信号是一种典型的人体生理信号，具有生物电信号的普遍特征，如幅度小、频率低并且易受外界环境干扰，为采集和测量带来了难度。
[0003]由于心电信号采集的各种特殊要求，常规的心电信号放大器由级联的前置放大器、隔离直流高通滤波器和低通滤波放大器组成。当前医疗事业的高速发展，对医疗检测设备提出越来越高的要求，目前对心电信号放大器的要求是高输入阻抗、高增益、高共模抑制t匕、低噪声、低漂移、合适的通频带宽度和输出较大的动态范围等，但是，现有的心电信号放大器无法满足上述要求。
实用新型内容
[0004]针对上述不足，本实用新型提供了一种性能好、精度高、体积小以及能耗更低的心电信号放大器。
[0005]本实用新型解决其技术问题所采用的技术方案是:一种心电信号放大器，其特征是，包括前置放大电路、带通滤波电路、电平抬升电路和50HZ陷波电路，所述的前置放大电路、带通滤波电路、电平抬升电路和50HZ陷波电路依次串联后连接在心电信号传感器和心电信号处理系统之间，对心电信号进行放大、滤波、电平抬升和陷波处理；所述前置放大电路包括双端输入、双端输出的差分放大电路，共模取样驱动电路，阻容耦合电路，以及双端输入、单端输出的差分放大电路；所述双端输入、双端输出的差分放大电路的双输入端与生物体接触电极连接，双输入端依次经过共模取样驱动电路和阻容耦合电路与双端输入、单端输出的差分放大电路的双输入端连接；所述带通滤波电路包括高通滤波电路和低通滤波电路，所述的闻通滤波电路和低通滤波电路串联连接。
[0006]优选地，所述双端输入、双端输出的差分放大电路包括第一运算放大器U1、第二运算放大器U2、电阻R1、电阻R2和电阻R3，所述共模取样驱动电路包括第三运算放大器U3、电阻R4和电阻R5，所述阻容耦合电路包括电容Cl、电容C2、电阻R6和电阻R7，所述双端输入、单端输出的差分放大电路包括仪表放大器Al和压敏电阻R8 ;所述第一运算放大器Ul和第二运算放大器U2的正向输入端分别与生物体接触电极连接，反向输入端之间串联电阻R3，第一运算放大器Ul和第二运算放大器U2的反向输入端与输出端之间分别串联电阻Rl和电阻R2 ;所述第一运算放大器Ul的输出端串联电容Cl后与仪表放大器Al的反向输入端连接，所述第二运算放大器U2的输出端串联电容C2后与仪表放大器Al的正向输入端连接；所述第三运算放大器U3的正向输入端分别经过电阻R4和电阻R5与第一运算放大器Ul和第二运算放大器U2的输出端连接，反相输入端与输出端连接，输出端分别经过电阻R6和电阻R7与仪表放大器Al的反向输入端和正向输入端连接；所述压敏电阻R8为仪表放大器Al的外接增益调节电阻。
[0007]优选地，所述的第一运算放大器Ul、第二运算放大器U2和第三运算放大器U3均采用LM324集成电路，所述仪表放大器Al采用AD620放大器。
[0008]优选地，所述高通滤波电路包括第四运算放大器U4、电阻R9和电容C3，所述第四运算放大器U4的正向输入端经过电阻R9接地，同时经过电容C3与前置放大电路的输出端连接，反相输入端与输出端连接；所述低通滤波电路包括第五运算放大器U5、电阻R10、电阻R11、电容C4和电容C5，所述第五运算放大器U5的正向输入端经过电容C4接地，同时依次串联电阻Rll和电阻RlO后与第四运算放大器U4的的输出端连接，反相输入端与输出端连接，第五运算放大器U5的输出端串联电容C5后连接于电阻RlO和电阻Rll之间。
[0009]优选地，所述的第四运算放大器U4和第五运算放大器U5均采用LM324集成电路。
[0010]优选地，所述电平抬升电路包括第六运算放大器U6、电阻R12、电阻R13、电阻R14、电阻R15和可调电阻RW1，所述第六运算放大器U6的正向输入端经过电阻R15接地，反相输入端串联电阻R12后与带通滤波电路的输出端连接，同时经过电阻R14与可调电阻RWl的可调端连接，所述可调电阻RWl的两端分别与正、负电压端连接，反相输入端与输出端之间串联电阻R13。
[0011]优选地，所述的第六运算放大器U6采用LM324集成电路。
[0012]优选地，所述50HZ陷波电路包括第七运算放大器U7、第八运算放大器U8、电阻R16、电阻R17、电阻R18、电阻R19、电阻R20、电阻R21、电容C6、电容C7、电容C8和电容C9 ；所述第七运算放大器U7的正向输入端经过并联电路与电平抬升电路的输出端连接，所述并联电路由电阻R16、电阻R17的串联电路与电容C6、电容C7的串联电路并联而成，第七运算放大器U7的反相输入端与输出端连接；所述第八运算放大器U8的正向输入端经过电阻R20与第七运算放大器U7的输出端连接，同时经过电阻R21接地，反相输入端与输出端连接，输出端经过电阻R18和电阻R19的并联电路连接于电容C6和电容C7之间，同时经过电容C8和电容C9的并联电路连接于电阻R16与电阻R17之间。
[0013]优选地，所述的第七运算放大器U7和第八运算放大器U8均采用LM324集成电路。
[0014]本实用新型具有以下突出的有益效果:由于心电信号是微弱信号，所以本实用新型设置前置放大电路来放大心电信号；为了抑制基线漂移和消除高频谐波的严重干扰，设置了由高通滤波电路和低通滤波电路诸城的带通滤波电路；为了心电信号不失真，设计了电平抬升电路；为了消除50 Hz工频干扰，设置了 50HZ陷波电路。本实用新型通过对心电信号进行放大、滤波、电平抬升和陷波处理，得到了增益很高的放大器，性能好、精度高、体积小以及能耗更低。
【专利附图】
【附图说明】
[0015]下面结合附图对本实用新型作进一步说明:
[0016]图1是本实用新型的原理框图；
[0017]图2是本实用新型所述前置放大电路的电路图；
[0018]图3是本实用新型所述高通滤波电路的电路图；
[0019]图4是本实用新型所述低通滤波电路的电路图；
[0020]图5是本实用新型所述电平抬升电路的电路图；
[0021]图6是本实用新型所述50HZ陷波电路的电路图。
【具体实施方式】
[0022]如图1所示，本实用新型的一种心电信号放大器，它包括前置放大电路、带通滤波电路、电平抬升电路和50HZ陷波电路，所述的前置放大电路、带通滤波电路、电平抬升电路和50HZ陷波电路依次串联后连接在心电信号传感器和心电信号处理系统之间，对心电信号进行放大、滤波、电平抬升和陷波处理。
[0023]如图2所示，本实用新型所述的前置放大电路包括双端输入、双端输出的差分放大电路，共模取样驱动电路，阻容耦合电路，以及双端输入、单端输出的差分放大电路；所述双端输入、双端输出的差分放大电路的双输入端与生物体接触电极连接，双输入端依次经过共模取样驱动电路和阻容耦合电路与双端输入、单端输出的差分放大电路的双输入端连接。所述双端输入、双端输出的差分放大电路包括第一运算放大器U1、第二运算放大器U2、电阻Rl、电阻R2和电阻R3，所述共模取样驱动电路包括第三运算放大器U3、电阻R4和电阻R5，所述阻容耦合电路包括电容Cl、电容C2、电阻R6和电阻R7，所述双端输入、单端输出的差分放大电路包括仪表放大器Al和压敏电阻R8 ;所述第一运算放大器Ul和第二运算放大器U2的正向输入端分别与生物体接触电极连接，反向输入端之间串联电阻R3，第一运算放大器Ul和第二运算放大器U2的反向输入端与输出端之间分别串联电阻Rl和电阻R2 ;所述第一运算放大器Ul的输出端串联电容Cl后与仪表放大器Al的反向输入端连接，所述第二运算放大器U2的输出端串联电容C2后与仪表放大器Al的正向输入端连接；所述第三运算放大器U3的正向输入端分别经过电阻R4和电阻R5与第一运算放大器Ul和第二运算放大器U2的输出端连接，反相输入端与输出端连接，输出端分别经过电阻R6和电阻R7与仪表放大器Al的反向输入端和正向输入端连接；所述压敏电阻R8为仪表放大器Al的外接增益调节电阻。其中，所述的第一运算放大器Ul、第二运算放大器U2和第三运算放大器U3均采用LM324集成电路，所述仪表放大器Al采用AD620放大器。
[0024]如图3和图4所示，本实用新型所述的带通滤波电路包括串联连接的高通滤波电路和低通滤波电路；所述高通滤波电路包括第四运算放大器U4、电阻R9和电容C3，所述第四运算放大器U4的正向输入端经过电阻R9接地，同时经过电容C3与前置放大电路的输出端连接，反相输入端与输出端连接；所述低通滤波电路包括第五运算放大器U5、电阻R10、电阻R11、电容C4和电容C5，所述第五运算放大器U5的正向输入端经过电容C4接地，同时依次串联电阻Rll和电阻RlO后与第四运算放大器U4的的输出端连接，反相输入端与输出端连接，第五运算放大器U5的输出端串联电容C5后连接于电阻RlO和电阻Rll之间。其中，所述的第四运算放大器U4和第五运算放大器U5均采用LM324集成电路。
[0025]如图5所示，本实用新型所述的电平抬升电路包括第六运算放大器W、电阻R12、电阻R13、电阻R14、电阻R15和可调电阻RWl，所述第六运算放大器U6的正向输入端经过电阻R15接地，反相输入端串联电阻R12后与带通滤波电路的输出端连接，同时经过电阻R14与可调电阻RWl的可调端连接，所述可调电阻RWl的两端分别与正、负电压端连接，反相输入端与输出端之间串联电阻R13。其中，所述的第六运算放大器U6采用LM324集成电路。
[0026]如图6所示，本实用新型所述的50HZ陷波电路包括第七运算放大器U7、第八运算放大器U8、电阻R16、电阻R17、电阻R18、电阻R19、电阻R20、电阻R21、电容C6、电容C7、电容CS和电容C9 ;所述第七运算放大器U7的正向输入端经过并联电路与电平抬升电路的输出端连接，所述并联电路由电阻R16、电阻R17的串联电路与电容C6、电容C7的串联电路并联而成，第七运算放大器U7的反相输入端与输出端连接；所述第八运算放大器U8的正向输入端经过电阻R20与第七运算放大器U7的输出端连接，同时经过电阻R21接地，反相输入端与输出端连接，输出端经过电阻R18和电阻R19的并联电路连接于电容C6和电容C7之间，同时经过电容C8和电容C9的并联电路连接于电阻R16与电阻Rl7之间。其中，所述的第七运算放大器U7和第八运算放大器U8均采用LM324集成电路，所述的电阻R16、电阻R17、电阻R18、电阻R19、电容C6、电容C7、电容C8和电容C9构成一个阻容双T网络。
[0027]应当注意，在附图中所图示的部件不一定按比例绘制。本实用新型省略了对公知组件和处理技术及工艺的描述以避免不必要地限制本实用新型。
[0028]以上所述只是本实用新型的优选实施方式，对于本【技术领域】的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也被视为本实用新型的保护范围。
【权利要求】
1.一种心电信号放大器，其特征是，包括前置放大电路、带通滤波电路、电平抬升电路和50HZ陷波电路，所述的前置放大电路、带通滤波电路、电平抬升电路和50HZ陷波电路依次串联后连接在心电信号传感器和心电信号处理系统之间，对心电信号进行放大、滤波、电平抬升和陷波处理；所述前置放大电路包括双端输入、双端输出的差分放大电路，共模取样驱动电路，阻容耦合电路，以及双端输入、单端输出的差分放大电路；所述双端输入、双端输出的差分放大电路的双输入端与生物体接触电极连接，双输入端依次经过共模取样驱动电路和阻容耦合电路与双端输入、单端输出的差分放大电路的双输入端连接；所述带通滤波电路包括高通滤波电路和低通滤波电路，所述的高通滤波电路和低通滤波电路串联连接。
2.根据权利要求1所述的一种心电信号放大器，其特征是，所述双端输入、双端输出的差分放大电路包括第一运算放大器U1、第二运算放大器U2、电阻R1、电阻R2和电阻R3，所述共模取样驱动电路包括第三运算放大器U3、电阻R4和电阻R5，所述阻容耦合电路包括电容Cl、电容C2、电阻R6和电阻R7,所述双端输入、单端输出的差分放大电路包括仪表放大器Al和压敏电阻R8 ;所述第一运算放大器Ul和第二运算放大器U2的正向输入端分别与生物体接触电极连接，反向输入端之间串联电阻R3，第一运算放大器Ul和第二运算放大器U2的反向输入端与输出端之间分别串联电阻Rl和电阻R2 ;所述第一运算放大器Ul的输出端串联电容Cl后与仪表放大器Al的反向输入端连接，所述第二运算放大器U2的输出端串联电容C2后与仪表放大器Al的正向输入端连接；所述第三运算放大器U3的正向输入端分别经过电阻R4和电阻R5与第一运算放大器Ul和第二运算放大器U2的输出端连接，反相输入端与输出端连接，输出端分别经过电阻R6和电阻R7与仪表放大器Al的反向输入端和正向输入端连接；所述压敏电阻R8为仪表放大器Al的外接增益调节电阻。
3.根据权利要求2所述的一种心电信号放大器，其特征是，所述的第一运算放大器Ul、第二运算放大器U2和第三运算放大器U3均采用LM324集成电路，所述仪表放大器Al采用AD620放大器。
4.根据权利要求1所述的一种心电信号放大器，其特征是，所述高通滤波电路包括第四运算放大器U4、电阻R9和电容C3，所述第四运算放大器U4的正向输入端经过电阻R9接地，同时经过电容C3与前置放大电路的输出端连接，反相输入端与输出端连接；所述低通滤波电路包括第五运算放大器U5、电阻R10、电阻R11、电容C4和电容C5，所述第五运算放大器U5的正向输入端经过电容C4接地，同时依次串联电阻Rll和电阻RlO后与第四运算放大器U4的的输出端连接,反相输入端与输出端连接，第五运算放大器U5的输出端串联电容C5后连接于电阻RlO和电阻Rll之间。
5.根据权利要求4所述的一种心电信号放大器，其特征是，所述的第四运算放大器U4和第五运算放大器U5均采用LM324集成电路。
6.根据权利要求1所述的一种心电信号放大器，其特征是，所述电平抬升电路包括第六运算放大器U6、电阻R12、电阻R13、电阻R14、电阻R15和可调电阻RWl，所述第六运算放大器U6的正向输入端经过电阻R15接地，反相输入端串联电阻R12后与带通滤波电路的输出端连接，同时经过电阻R14与可调电阻RWl的可调端连接，所述可调电阻RWl的两端分别与正、负电压端连接，反相输入端与输出端之间串联电阻R13。
7.根据权利要求6所述的一种心电信号放大器，其特征是，所述的第六运算放大器U6采用LM324集成电路。
8.根据权利要求1所述的一种心电信号放大器，其特征是，所述50HZ陷波电路包括第七运算放大器U7、第八运算放大器U8、电阻R16、电阻R17、电阻R18、电阻R19、电阻R20、电阻R21、电容C6、电容C7、电容C8和电容C9 ;所述第七运算放大器U7的正向输入端经过并联电路与电平抬升电路的输出端连接，所述并联电路由电阻R16、电阻R17的串联电路与电容C6、电容C7的串联电路并联而成，第七运算放大器U7的反相输入端与输出端连接；所述第八运算放大器U8的正向输入端经过电阻R20与第七运算放大器U7的输出端连接，同时经过电阻R21接地，反相输入端与输出端连接，输出端经过电阻R18和电阻R19的并联电路连接于电容C6和电容C7之间，同时经过电容C8和电容C9的并联电路连接于电阻R16与电阻R17之间。
9.根据权利要求8所述的一种心电信号放大器，其特征是，所述的第七运算放大器U7和第八运算放大器U8均采用LM324集成电路。
【文档编号】A61B5/0402GK203935181SQ201420222688
【公开日】2014年11月12日 申请日期:2014年5月4日 优先权日:2014年5月4日
【发明者】杨佩璐 申请人:山东中医药大学