摘要：针对心电信号的特征，提出了一种心电信号收集电路的规划办法。经过规划信号扩大电路、滤波电路，并对其逐一测验和剖析，获得了明晰精确的心电图。该电路体积小、成本低、功耗小，可应用于便携式心电监护仪的规划。所得到的心电图可认为医务人员对心脏疾病的确诊供给依据。
关键词：心电信号；信号处理；信号扩大；信号滤波
0 导言
心血管疾病是要挟人类生命的首要疾病之一。因为人们作业生活节奏的加速、饮食结构不合理，导致此类疾病的发病率不断增加。怎么更好地防备和医治此类疾病俨然成为医学界面对的重要问题之一。针对心电信号收集电路的研讨和规划，关于协助医师获取心电信号，确诊心血管疾病，具有重要的含义。
因为医院里运用的心电监护体系体积巨大、价格昂贵、难以移动，不能实时现场监护患者的病况，给病人和医师形成很大的不方便。依据心电信号的特色，提出了一种便携式心电监护仪心电信号收集的规划计划。
1 全体计划
从人体体表获取的心电信号十分弱小，一般只要0．1～3 mV，具有不稳定性、低频特性、随机性等特色，而且十分简单遭到外界环境的搅扰。心电信号的搅扰首要有工频搅扰、高频电磁场搅扰、电极极化搅扰、丈量设备自身的搅扰等。根据以上特色，规划了心电信号获取电路，依照规范I导联方法进行规划，左手臂作为电位正极，右手臂为负极。电路全体结构如图1所示。
心电信号被心电极片获取后送入前置扩大电路进行开始扩大，由高功能的差分式前置扩大电路对共模搅扰信号进行按捺。一起，经过右腿驱动电路按捺共模搅扰和50 Hz工频搅扰，进步信号的收集质量。将经过前置扩大电路开始扩大今后的心电信号送入截止频率分别为0．5～100 Hz的高通、低通滤波电路。接着将信号输入主扩大器，完成100倍扩大，使信号扩大到0．08～2．7 V的规模。为了消除在信号扩大进程引进噪声，一起滤除信号中的50 Hz工频信号，将主扩大后的信号进行50 Hz陷波，然后再经过低通滤波电路，然后得到明晰的波形。因为心电信号是沟通信号，而单片机的A／D收集输入规模是0～3．3 V，故需将信号进行电平搬迁，将其抬升至单片机的模仿电压采样规模，以便进行A／D转化，满意嵌入式体系剖析、存储和传输的要求。
1．1 前置扩大电路规划
因为人体心电信号十分弱小，搅扰噪声强，存在较大的极化电压，初级扩大器有必要具有高输入阻抗、高共模按捺比、低噪声、低漂移、非线性度小、适宜的频带和动态规模等功能。采纳差分扩大电路进行规划，如图2所示，运放选用外表扩大器AD620芯片。
AD620的增益取值规模为1～1 000倍，对AD620增益巨细的操控是经过调理1引脚和8引脚之间的电阻RG来完成的，计算公式为：G=49．4 kΩ／RG+1。为了进步被监护目标的安全系数且前置扩大器不作业在截止区，前置扩大器的增益不能过大。规划电路RG=6．67 kΩ，计算得增益G为8．41。对该电路用小信号进行模仿测验，以峰峰值为100 mV，频率为50 Hz的正弦波为输入，得到输出为Vpp=886．47 mV的正弦波，实践扩大倍数为8．86倍，与理论值相符。
1．2 前级滤波电路规划
对心电信号的特征剖析发现，滤波电路的频带规模应为0．5～100 Hz。挑选低通和高通两个滤波器串联在一个通道上，组成带通滤波器对心电信号进行滤波。低通滤波器的截止频率为100 Hz，高通滤波器的截止频率为0．5 Hz。选用频带规模较宽的TL082作为滤波器的运放，电路如图3所示。
为了使滤波作用愈加抱负，选用二阶滤波规划，针对低通滤波器部分，该二阶低通滤波器的传递函数为：
fc=97．6 Hz (4)
相同能够计算出，针对高通滤波器二阶高通滤波器的截止频率为：
选用实践信号来检测滤波器的特性，挑选频率为1 Hz，Vpp为10 mV的信号，信号弱小且频率较低，并带有噪声搅扰。选用LabVIEW进行测验，经过高通和低通滤波前后比照成果如图4所示，能够看出，规划的滤波器滤除了许多高频成份，波形比较于滤波之前有了显着的改进，起到了很好的滤波的作用。
