基于dsp心電信號檢測系統(tǒng)的制作方法
【專利摘要】基于DSP心電信號檢測系統(tǒng)，涉及一種心電信號檢測系統(tǒng)。它是為了實現(xiàn)心電圖分析的自動化、小型化和網(wǎng)絡(luò)化。它包括心電信號提取及調(diào)理單元和心電信號處理電路單元；兩個心電電極采集的心電信號先后經(jīng)前置放大電路、濾波電路、主放大電路、電壓抬升電路后輸出至DSP；電源電路的電源信號輸出端與DSP的電源信號輸入端連接；JTAG調(diào)試接口的JTAG調(diào)試接口信號端與DSP的JTAG調(diào)試接口信號端連接；通信接口的通信接口信號端與DSP的通信接口信號端連接；鍵盤的鍵盤信號輸出端與DSP的鍵盤信號輸入端連接。本實用新型適用于心電信號檢測。
【專利說明】基于DSP心電信號檢測系統(tǒng)

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本實用新型涉及一種心電信號檢測系統(tǒng)。

【背景技術(shù)】
[0002] 生物醫(yī)學(xué)信號檢測與信號處理技術(shù)可以協(xié)助生物和生理系統(tǒng)的研宄，協(xié)助對患者 進(jìn)行診斷和治療。在種種的生物信號測量中，以心電為代表的循環(huán)系統(tǒng)的生理測量相對來 說發(fā)展較快，它是臨床器械檢查方法之一。對某些疾病，尤其是心血管疾病的診斷具有重要 意義。由于其重要性居各生理量的高位，因此更好的實現(xiàn)心電信號的檢測很有必要。
[0003] 心電信號檢測系統(tǒng)應(yīng)用于臨床已有近百年歷史。據(jù)統(tǒng)計，世界上每年平均有幾 百萬人口死于心血管疾病，因此，對心血管疾病的診斷、治療一直被世界各國醫(yī)學(xué)界所重 視。世界各大醫(yī)療儀器生產(chǎn)廠家競相投入大量的人力、物力進(jìn)行心電信號檢測系統(tǒng)的開發(fā)、 生產(chǎn)和銷售，促進(jìn)了心電檢測系統(tǒng)的發(fā)展和普及。特別是近十年來，隨著微電子計算機(jī)技 術(shù)的快速發(fā)展，心電信號檢測系統(tǒng)的整體性能得到了很大提高，功能日益完善，操作愈加方 便。傳統(tǒng)的單導(dǎo)體表心電圖記錄技術(shù)正朝著數(shù)字化、多導(dǎo)同步心電記錄的方向發(fā)展，并將逐 步被多導(dǎo)同步記錄心電信號檢測系統(tǒng)所替代。自1978年美國Marquette公司首次推出數(shù) 字化12導(dǎo)聯(lián)同步心電信號檢測系統(tǒng)，便開創(chuàng)了心電圖記錄、分析與診斷、保存與管理的新 紀(jì)元。而描記技術(shù)從石英絲到直接的震蕩描筆，也被新一代高性能熱陣式輸出方式替代，記 錄則采用高分辨率激光打印機(jī)。這就是新一代的心電模式，為在臨床上推廣應(yīng)用心電圖作 為心臟病診斷的一種重要手段提供方便。目前，在歐美日等發(fā)達(dá)國家，由于心電檢測儀的普 及，使得他們具備豐富臨床知識和許多測量方法以及理論。
[0004] 由于我國的工業(yè)整體發(fā)展水平和醫(yī)療設(shè)備原有基礎(chǔ)方面的原因，國內(nèi)心電信號檢 測系統(tǒng)的科研、生產(chǎn)與國際先進(jìn)水平相比還存在一定的差距，產(chǎn)品還不能滿足日益增長的 市場需要，因此，高、精、尖的心電圖機(jī)大部分依賴于進(jìn)口。而進(jìn)口產(chǎn)品大多價格比較昂貴， 中小醫(yī)院無力購買，嚴(yán)重影響了心電圖機(jī)在我國的應(yīng)用和推廣，從而制約了危重病人的救 護(hù)。在功能上，國內(nèi)一臺儀器一般只具備一種功能分析，如12導(dǎo)聯(lián)心電圖記錄儀只能分析 常規(guī)心電信號、高頻心電圖檢測儀只能分析高頻心電信號等。要進(jìn)行全面的檢查，必須同時 購有幾臺儀器，其昂貴的設(shè)備費(fèi)用只有實力雄厚的大醫(yī)院才能夠承受。
[0005] 隨著集成電路技術(shù)、計算機(jī)和網(wǎng)絡(luò)技術(shù)在醫(yī)學(xué)領(lǐng)域的進(jìn)一步深入，今后心電檢測 系統(tǒng)的研宄和發(fā)展趨勢主要包括以下幾個方面：
[0006] 1、心電圖分析自動化：從目前國內(nèi)外的相關(guān)信息來看，心電圖的分析自動化并沒 有取得突破性的進(jìn)展。主要是因為心電信號過于復(fù)雜，目前還缺乏一套令人滿意的算法。因 此，在自動分析領(lǐng)域還需要作大量的研宄工作。多種方法交叉分析是目前發(fā)展的一個熱點， 如小波分析、模式識別、神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)等。
[0007] 2、小型化：采集同步化隨著集成電路技術(shù)的發(fā)展，心電檢測儀器趨于小型化和便 攜化。如便攜式心電監(jiān)護(hù)儀代表了此發(fā)展趨勢。
[0008] 3、網(wǎng)絡(luò)化：隨著網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的發(fā)展，遠(yuǎn)程醫(yī)療和診斷系統(tǒng)也慢慢的開始出現(xiàn)，這可將 心電檢測設(shè)備與互聯(lián)網(wǎng)相連以實現(xiàn)心電信號的現(xiàn)場采集，即時傳輸和遠(yuǎn)程診斷將是未來發(fā) 展的一個重要方向。這樣更有利于醫(yī)療資源共享，心電醫(yī)學(xué)的發(fā)展。
[0009] 4、采集和存儲數(shù)據(jù)標(biāo)準(zhǔn)化：建立國際上統(tǒng)一的心電信息資料傳輸標(biāo)準(zhǔn)，使采用不 同類型的心電檢測設(shè)備采集的心電圖信息能夠相互傳輸和交流，現(xiàn)在最常用和普及最廣的 數(shù)據(jù)庫是MIT-BIH標(biāo)準(zhǔn)心電信號數(shù)據(jù)庫，數(shù)據(jù)庫的建立有利于資源的共享和信息交流。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0010] 本發(fā)明是為了實現(xiàn)心電圖分析的自動化、小型化和網(wǎng)絡(luò)化，從而提供一種基于DSP 心電信號檢測系統(tǒng)。
[0011] 基于DSP心電信號檢測系統(tǒng)，它包括心電信號提取及調(diào)理單元和心電信號處理電 路單元；
[0012] 心電信號提取及調(diào)理單元包括兩個心電電極（11)、前置放大電路（12)、濾波電路 (13 )、主放大電路（14 )、電壓抬升電路（15 )和右腿驅(qū)動電路（16 );
[0013] 兩個心電電極用于采集人體心電信號；所述兩個心電電極的心電信號輸出端分別 與前置放大電路（12)的兩個心電信號輸入端連接；所述前置放大電路（12)的第一信號輸 出端與濾波電路（13)的信號輸入端連接；所述濾波電路（13)的信號輸出端與主放大電路
[14] 的信號輸入端連接；所述主放大電路（14)的信號輸出端與電壓抬升電路（15)的信號 輸入端連接；前置放大電路（12)的第二信號輸出端與右腿驅(qū)動電路（16)的信號輸入端連 接；所述右腿驅(qū)動電路（16)的信號輸出端作用于人體；
[0014] 心電信號處理電路單元包括電源電路（21)、TMS320F2812型DSP (22)、JTAG調(diào)試 接口（23)、通信接口（24)和鍵盤（25);
[0015] 電壓抬升電路（15)的心電信號輸出端與TMS320F2812型DSP (22)的心電信號輸 入端連接；電源電路（21)的電源信號輸出端與TMS320F2812型DSP (22)的電源信號輸入 端連接JTAG調(diào)試接口（23)的JTAG調(diào)試接口信號端與TMS320F2812型DSP (22)的JTAG 調(diào)試接口信號端連接；所述通信接口（24)的通信接口信號端與TMS320F2812型DSP (22) 的通信接口信號端連接；鍵盤（25)的鍵盤信號輸出端與TMS320F2812型DSP (22)的鍵盤 信號輸入端連接。
[0016] 兩個心電電極（11)均為AgCl傳感器。
[0017] 濾波電路（13)包括電容C32、電阻R34、電阻R 38、電阻R39、電容C33、電容C34和運(yùn)算放 大器U3 ;
[0018] 所述電容C32的一端是濾波電路（13)的信號輸入端；電容C 32的另一端同時與電 阻R34的一端和電阻R 38的一端連接；所述電阻R 34的另一端接地；電阻R 38的另一端同時連 接電容C33的一端和電阻R 39的一端；所述電阻R 39的另一端同時與電容C 34的一端和運(yùn)算放 大器U3的正向輸入端連接；所述電容C34的另一端接地；運(yùn)算放大器U3的反向輸入端同時 連接運(yùn)算放大器U3的輸出端一電容C 33的另一端；所述運(yùn)算放大器U3的輸出端是濾波電路 (13)的信號輸出端。
[0019] 主放大電路（14)包括電阻R46、電阻R47、電阻R 48、電阻R49、電阻R5(l、電阻R51、電容 C 4Q、電容C41、運(yùn)算放大器U6和運(yùn)算放大器U7 ;
[0020] 電阻r46的一端是主放大電路的信號輸入端，所述電阻r46的另一端同時與電阻r47 的一端和運(yùn)算放大器U6的反向輸入端連接；所述電阻R47的另一端同時與運(yùn)算放大器U6的 輸出端和電容C4(l的一端連接；
[0021] 運(yùn)算放大器U6的正向輸入端與電阻R48的一端連接；所述電阻R48的另一端接地；
[0022] 電容C4(l的另一端與電阻R49的一端連接；所述電阻R 49的另一端同時與運(yùn)算放大器 U7的反向輸入端、電阻R5(l的一端和電容C41的一端連接；所述電容C 41的另一端同時連接電 阻R5(l的另一端和運(yùn)算放大器U7的輸出端連接；運(yùn)算放大器U7的正向輸入端與電阻R 51的 一端連接；所述電阻R51的另一端接地。
[0023] 電壓抬升電路（15)包括電容C46、電阻R 52、電阻R53和運(yùn)算放大器U8;
[0024] 電容C46的一端是電壓抬升電路（15)的信號輸入端，所述電容C46的另一端同時與 電阻R52的一端、電阻R 53的一端和運(yùn)算放大器U8的正向輸入端連接；所述運(yùn)算放大器U8的 反向輸入端與運(yùn)算放大器U8的輸出端連接；所述運(yùn)算放大器U8的輸出端是電壓抬升電路 (15)的信號輸出端。
[0025] 本發(fā)明實現(xiàn)了實現(xiàn)心電圖分析的自動化、小型化和網(wǎng)絡(luò)化。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0026] 圖1是本發(fā)明的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0027] 圖2是【具體實施方式】一中所述的第I種導(dǎo)聯(lián)原理示意圖；
[0028] 圖3是【具體實施方式】一中所述的第II種導(dǎo)聯(lián)原理示意圖；
[0029] 圖4是【具體實施方式】一中所述的第III種導(dǎo)聯(lián)原理示意圖；
[0030]圖5是前置放大電路及右腿驅(qū)動電路的連接示意圖；
[0031] 圖6是帶通濾波電路的連接示意圖；
[0032] 圖7是50Hz陷波電路的連接示意圖；
[0033] 圖8是主放大電路的連接示意圖；
[0034] 圖9是電平抬升電路的連接示意圖；
[0035] 圖10是電源模塊的應(yīng)用原理電路的連接示意圖；
[0036] 圖11是系統(tǒng)復(fù)位電路的連接示意圖；
[0037] 圖12是時鐘電路的連接示意圖；
[0038] 圖13是DSP與仿真口連接的連接示意圖；
[0039] 圖14是TMS320F2812與MAX232接口電路的連接示意圖。

【具體實施方式】
[0040]

【具體實施方式】一、基于DSP心電信號檢測系統(tǒng)，它包括心電信號提取及調(diào)理單元 和心電信號處理電路單元；
[0041] 心電信號提取及調(diào)理單元包括兩個心電電極（11)、前置放大電路（12)、濾波電路 (13 )、主放大電路（14 )、電壓抬升電路（15 )和右腿驅(qū)動電路（16 );
[0042] 兩個心電電極用于采集人體心電信號；所述兩個心電電極的心電信號輸出端分別 與前置放大電路（12)的兩個心電信號輸入端連接；所述前置放大電路（12)的第一信號輸 出端與濾波電路（13)的信號輸入端連接；所述濾波電路（13)的信號輸出端與主放大電路 (14)的信號輸入端連接；所述主放大電路（14)的信號輸出端與電壓抬升電路（15)的信號 輸入端連接；前置放大電路（12)的第二信號輸出端與右腿驅(qū)動電路（16)的信號輸入端連 接；所述右腿驅(qū)動電路（16)的信號輸出端作用于人體；
[0043] 心電信號處理電路單元包括電源電路（21)、TMS320F2812型DSP (22)、JTAG調(diào)試 接口（23)、通信接口（24)和鍵盤（25);
[0044] 電壓抬升電路（15)的心電信號輸出端與TMS320F2812型DSP (22)的心電信號輸 入端連接；電源電路（21)的電源信號輸出端與TMS320F2812型DSP (22)的電源信號輸入 端連接JTAG調(diào)試接口（23)的JTAG調(diào)試接口信號端與TMS320F2812型DSP (22)的JTAG 調(diào)試接口信號端連接；所述通信接口（24)的通信接口信號端與TMS320F2812型DSP (22) 的通信接口信號端連接；鍵盤（25)的鍵盤信號輸出端與TMS320F2812型DSP (22)的鍵盤 信號輸入端連接。

【具體實施方式】 [0045] 二、本與一所述的基于DSP心電信號檢 測系統(tǒng)的區(qū)別在于，兩個心電電極（11)均為AgCl傳感器。

【具體實施方式】 [0046] 三、本與一所述的基于DSP心電信號檢 測系統(tǒng)的區(qū)別在于，濾波電路（13)包括電容C 32、電阻R34、電阻R38、電阻R39、電容C 33、電容C34 和運(yùn)算放大器U3 ;
[0047] 所述電容C32的一端是濾波電路（13)的信號輸入端；電容C 32的另一端同時與電 阻R34的一端和電阻R 38的一端連接；所述電阻R 34的另一端接地；電阻R 38的另一端同時連 接電容C33的一端和電阻R 39的一端；所述電阻R 39的另一端同時與電容C 34的一端和運(yùn)算放 大器U3的正向輸入端連接；所述電容C34的另一端接地；運(yùn)算放大器U3的反向輸入端同時 連接運(yùn)算放大器U3的輸出端一電容C 33的另一端；所述運(yùn)算放大器U3的輸出端是濾波電路 (13)的信號輸出端。

【具體實施方式】 [0048] 四、本與一所述的基于DSP心電信號檢 測系統(tǒng)的區(qū)別在于，主放大電路（14)包括電阻R 46、電阻R47、電阻R48、電阻R49、電阻R 5(l、電阻 R51、電容C4(l、電容C41、運(yùn)算放大器U6和運(yùn)算放大器U7 ;
[0049] 電阻R46的一端是主放大電路的信號輸入端，所述電阻R46的另一端同時與電阻R 47 的一端和運(yùn)算放大器U6的反向輸入端連接；所述電阻R47的另一端同時與運(yùn)算放大器U6的 輸出端和電容C 4(l的一端連接；
[0050] 運(yùn)算放大器U6的正向輸入端與電阻R48的一端連接；所述電阻R48的另一端接地；
[0051] 電容c4(l的另一端與電阻R49的一端連接；所述電阻R 49的另一端同時與運(yùn)算放大器 U7的反向輸入端、電阻R5(l的一端和電容C41的一端連接；所述電容C 41的另一端同時連接電 阻R5(l的另一端和運(yùn)算放大器U7的輸出端連接；運(yùn)算放大器U7的正向輸入端與電阻R 51的 一端連接；所述電阻R51的另一端接地。

【具體實施方式】 [0052] 五、本與一所述的基于DSP心電信號檢 測系統(tǒng)的區(qū)別在于，電壓抬升電路（15)包括電容C 46、電阻R52、電阻R53和運(yùn)算放大器U8 ;
[0053] 電容C46的一端是電壓抬升電路（15)的信號輸入端，所述電容C46的另一端同時與 電阻R 52的一端、電阻R53的一端和運(yùn)算放大器U8的正向輸入端連接；所述運(yùn)算放大器U8的 反向輸入端與運(yùn)算放大器U8的輸出端連接；所述運(yùn)算放大器U8的輸出端是電壓抬升電路 (15)的信號輸出端。
[0054] 工作原理：本發(fā)明的系統(tǒng)主要分為兩大部分：心電信號提取及調(diào)理電路部分和心 電信號處理電路部分，也就是模擬和數(shù)字兩部分。心電信號提取及調(diào)理電路部分包括心電 電極及導(dǎo)聯(lián)線、前置放大電路、右腿驅(qū)動電路、濾波電路、主放大電路和電平抬升電路。其 中，心電電極及導(dǎo)聯(lián)線的功能是提取和傳輸心電信號；前級和后級放大電路用于心電信號 的放大；右腿驅(qū)動電路則可抑制心電信號中的共模干擾；濾波電路的功能是濾除心電信號 中的低頻、高頻和50Hz工頻干擾信號。
[0055] 心電信號處理電路部分主要由DSP微處理器、鍵盤、電源電路、通信接口及JTAG 調(diào)試接口組成。其中，DSP微處理器負(fù)責(zé)心電信號的采集及各種數(shù)據(jù)的處理；F2812內(nèi)部的 FLASH存儲器存儲心電監(jiān)護(hù)系統(tǒng)的各種程序代碼，電源電路提供系統(tǒng)所需要的電源；通信 及JTAG調(diào)試接口則用于心電檢測系統(tǒng)與其它設(shè)備或網(wǎng)絡(luò)通信等。
[0056] 系統(tǒng)的工作原理：首先通過AgCl傳感器采集人體心電信號，通過一定的導(dǎo)聯(lián)裝置 將信號送到前置放大電路進(jìn)行初步放大、模擬濾波處理、主放大、電壓抬升等處理；然后應(yīng) 用DSP內(nèi)部的A/D轉(zhuǎn)換單元進(jìn)行數(shù)據(jù)的模/數(shù)轉(zhuǎn)換；接著，將采集到的心電數(shù)字信號通過 DSP進(jìn)行數(shù)字信號處理得到光滑、正確的心電信號數(shù)據(jù)；最后將處理后的數(shù)字心電信號與 計算機(jī)進(jìn)行通信，把結(jié)果存儲到上位機(jī)中，供醫(yī)護(hù)人員及時診斷分析。
[0057] 系統(tǒng)電極選擇：電極對心電圖機(jī)采集記錄心電信號的質(zhì)量至關(guān)重要，采用應(yīng)貼附 力強(qiáng)、透氣性好、吸汗、電極導(dǎo)電性能好、極化電壓低的優(yōu)質(zhì)電極，同時需要注意對皮膚的刺 激性大小，透氣性能等困素。心電電極的性能一般可分為電性能和粘貼性能。當(dāng)心電電極 在短時間內(nèi)使用時，可以只考慮電極的電性能，但當(dāng)電極長時間（通常指24h以上）使用 時，我們不僅要求電極要有良好的電性能，還要具有良好的粘貼性能，以達(dá)到記錄出高質(zhì)量 心電圖的目的。
[0058] 心電信號檢測一般采用體表電極。隨著時代的發(fā)展，金屬電極己成為體表的連接 器。身體內(nèi)部電流是由離子運(yùn)動產(chǎn)生的，而在導(dǎo)線中的電流是由電子的運(yùn)動產(chǎn)生的。電極 的作用是將體內(nèi)的離子電流轉(zhuǎn)換為金屬導(dǎo)體中的電子電流。
[0059] 本系統(tǒng)采用Ag-AgCl電極，它由銀粉和氯化銀粉壓制而成，具有靈敏度高、噪聲 低、極化電壓小、穩(wěn)定性好的特點，是一種較為理想的體表心電信號檢測電極。
[0060] 心電信號導(dǎo)聯(lián)體系
[0061] 臨床上為了統(tǒng)一和便于比較所獲得的心電圖波形，對描記的心電圖的電極位置和 引線與放大器的聯(lián)結(jié)方式有嚴(yán)格的統(tǒng)一規(guī)定，人們將這種電極組和其聯(lián)結(jié)到放大器的方式 稱為心電圖導(dǎo)聯(lián)或?qū)?lián)。根據(jù)電極放置部位的不同，可組成各種導(dǎo)聯(lián)，各種導(dǎo)聯(lián)的心電圖波 形各有特點。目前用于廣泛應(yīng)用的有標(biāo)準(zhǔn)12導(dǎo)聯(lián)分別記為I、II、III、aVR、aVL、aVF、V1~V6。 其中I、II、III為雙極導(dǎo)聯(lián)，aVR、aVL、aVF、V1~V6為單極導(dǎo)聯(lián)。獲取兩個測試點的電位差 時用雙極導(dǎo)聯(lián)，獲取某一點相對于參考點的電位時用單極導(dǎo)聯(lián)。
[0062] I、II、III導(dǎo)聯(lián)稱為標(biāo)準(zhǔn)肢體導(dǎo)聯(lián)，簡稱標(biāo)準(zhǔn)導(dǎo)聯(lián)。它是以兩肢體間的電位差來獲 取體表心電，這種導(dǎo)聯(lián)方式由愛因霍文首先在臨床上采用。三種雙極標(biāo)準(zhǔn)導(dǎo)聯(lián)如圖3-5示。 圖中A為放大器，A CM為右腿驅(qū)動電路。電極安放位置以及與放大器的連接為：
[0063] I導(dǎo)聯(lián)：左上肢（LA)接放大器正輸入端，右上肢（RA)接放大器負(fù)輸入端；
[0064] II導(dǎo)聯(lián)：左下肢（LL)接放大器正輸入端，右上肢（RA)接放大器負(fù)輸入端；
[0065] III導(dǎo)聯(lián)：左下肢（LL)接放大器正輸入端，左上肢（LA)接放大器負(fù)輸入端。
[0066] 標(biāo)準(zhǔn)導(dǎo)聯(lián)時，右下肢（RL)始終接Ac*輸出端，間接接地。以V p VK、VF分別表 示左上肢、右上肢、左下肢的電位值，則vK，vn=vF-vK，vm=vF-'，每一瞬間都有 WV^6'27]。
[0067] 標(biāo)準(zhǔn)導(dǎo)聯(lián)的特點是能比較廣泛地反映出心臟的大概情況，如后壁心肌梗塞、心律 失常等，在I導(dǎo)聯(lián)或III導(dǎo)聯(lián)中可記錄到清晰的波形改變。
[0068] 本系統(tǒng)是單通道的心電檢測系統(tǒng)，主要是為了滿足家庭使用，許多變化不是很強(qiáng) 烈的心電圖信號對于患者來說沒有太大用處。因此，本系統(tǒng)只采用了 I導(dǎo)聯(lián)方式。
[0069] 心電信號是低頻、微弱的生理信號，體表ECG -般只有0. 05~5mV，頻率在 0.05~100Hz之間，能量主要集中在17Hz附近，并且周圍的電磁干擾大（特別是50Hz的工 頻干擾）。若要獲得便于微處理器處理的信號大小，需提高心電信號的信噪比，并將心電信 號的大小放大到足夠幅度。因此，心電信號前置放大電路的作用顯得尤為重要。
[0070] 前端模擬放大及右腿驅(qū)動電路：
[0071] 根據(jù)生物電信號的特點以及本項目的需求，要求前置級放大電路必須具有以下特 占.
[0072] 1、高輸入阻抗：通過電極提取的心電信號是不穩(wěn)定的高內(nèi)阻源的、微弱的生物電 信號，為了減小信號源內(nèi)阻的影響，必須提高放大器的輸入阻抗。從電極極化電壓來看，增 大輸入阻抗，減小負(fù)載電流，可以減小信號失真。一般來說，要求心電前置級放大器的輸入 阻抗大于5M D。
[0073] 2、高共模抑制比CMRR:心電測量中，皮膚和電極接觸將引起極化電壓，如果兩個 電極完全對稱，這種極化電壓數(shù)值和相位相同，將作為直流共模信號輸入到心電放大器；人 體所攜帶的工頻干擾以及所測量的參數(shù)以外的生理作用的干擾，一般也為共模干擾。為了 減少共模信號對有用的差模信號的干擾，這就要求前置級采用CMRR高的差動放大形式的 電路。
[0074] 3、低噪聲：心電信號是微弱的交流信號，放大器輸入端需足夠的信噪比。為防止噪 聲將信號淹沒，對信號進(jìn)行了濾波預(yù)處理。另外，放大環(huán)節(jié)不應(yīng)再增加額外的噪聲，應(yīng)采用 低噪聲的放大器。
[0075] 4、低漂移由于電子電路溫度變化而造成的零點漂移使得漂移電流的頻率和幅 值與心電信號的頻率和幅值很接近。為防止漂移造成的干擾，提高測量準(zhǔn)確度，應(yīng)選擇具有 低漂移特性的放大器。
[0076] 5、適當(dāng)?shù)念l響特性前置級放大器的頻響特性應(yīng)適應(yīng)心電信號的頻率范圍。但并 不是頻響越寬越好，如本設(shè)計要求的心電信號頻響寬度為〇. 05~100Hz就夠了。若將放大器 的頻響設(shè)計為〇~l〇kH，反而使肌電信號等無用信號混入，由此不能確保有用信號的最佳信 噪比，從而影響后繼的心電分析。
[0077] 6、小體積、低電壓、低功耗、適于低電壓、低功耗的應(yīng)用場合。
[0078] 綜合上述幾點要求，本文選用INA118作為第一級放大器。它是美國B-B公司生 產(chǎn)的精密儀表放大器系列中的一種，具有精度高、功耗低、共模抑制比高和工作頻帶寬等優(yōu) 點，適合對各種微小生物信號進(jìn)行放大。INA118由三個運(yùn)算放大器組成差分放大結(jié)構(gòu)。
[0079] INA 1 1 8通過在腳1和腳8間外接一個電阻 %來實現(xiàn)不同的增益，該增益可從1到1〇〇〇不等。電阻麗g的大小可由

【權(quán)利要求】
1. 基于DSP心電信號檢測系統(tǒng)，其特征是：它包括心電信號提取及調(diào)理單元和心電信 號處理電路單元； 心電信號提取及調(diào)理單元包括兩個心電電極（11)、前置放大電路（12)、濾波電路 (13 )、主放大電路（14 )、電壓抬升電路（15 )和右腿驅(qū)動電路（16 ); 兩個心電電極用于采集人體心電信號；所述兩個心電電極的心電信號輸出端分別與前 置放大電路（12)的兩個心電信號輸入端連接；所述前置放大電路（12)的第一信號輸出端 與濾波電路（13)的信號輸入端連接；所述濾波電路（13)的信號輸出端與主放大電路（14) 的信號輸入端連接；所述主放大電路（14)的信號輸出端與電壓抬升電路（15)的信號輸入 端連接；前置放大電路（12)的第二信號輸出端與右腿驅(qū)動電路（16)的信號輸入端連接；所 述右腿驅(qū)動電路（16)的信號輸出端作用于人體； 心電信號處理電路單元包括電源電路（21)、TMS320F2812型DSP (22)、JTAG調(diào)試接口 (23)、通信接口（24)和鍵盤（25); 電壓抬升電路（15)的心電信號輸出端與TMS320F2812型DSP (22)的心電信號輸入端 連接；電源電路（21)的電源信號輸出端與TMS320F2812型DSP (22)的電源信號輸入端連 接JTAG調(diào)試接口（23)的JTAG調(diào)試接口信號端與TMS320F2812型DSP (22)的JTAG調(diào)試 接口信號端連接；所述通信接口（24)的通信接口信號端與TMS320F2812型DSP (22)的通 信接口信號端連接；鍵盤（25)的鍵盤信號輸出端與TMS320F2812型DSP (22)的鍵盤信號 輸入端連接。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于DSP心電信號檢測系統(tǒng)，其特征在于兩個心電電極（11) 均為AgCl傳感器。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于DSP心電信號檢測系統(tǒng)，其特征在于濾波電路（13)包括 電容C32、電阻R34、電阻R38、電阻R39、電容C 33、電容C34和運(yùn)算放大器U3 ; 所述電容C32的一端是濾波電路（13)的信號輸入端；電容C32的另一端同時與電阻R 34的一端和電阻R38的一端連接；所述電阻R34的另一端接地；電阻R38的另一端同時連接電容 C33的一端和電阻R39的一端；所述電阻R39的另一端同時與電容C 34的一端和運(yùn)算放大器U3 的正向輸入端連接；所述電容C34的另一端接地；運(yùn)算放大器U3的反向輸入端同時連接運(yùn) 算放大器U3的輸出端一電容C33的另一端；所述運(yùn)算放大器U3的輸出端是濾波電路（13) 的信號輸出端。
4. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于DSP心電信號檢測系統(tǒng)，其特征在于主放大電路（14)包 括電阻R46、電阻R47、電阻R48、電阻R49、電阻R 5Q、電阻R51、電容C4Q、電容C41、運(yùn)算放大器U6和 運(yùn)算放大器U7 ; 電阻R46的一端是主放大電路的信號輸入端，所述電阻R46的另一端同時與電阻R47的一 端和運(yùn)算放大器U6的反向輸入端連接；所述電阻R47的另一端同時與運(yùn)算放大器U6的輸出 端和電容C4(l的一端連接； 運(yùn)算放大器U6的正向輸入端與電阻R48的一端連接；所述電阻R48的另一端接地； 電容C4(l的另一端與電阻R 49的一端連接；所述電阻R 49的另一端同時與運(yùn)算放大器U7 的反向輸入端、電阻RJ勺一端和電容C41的一端連接；所述電容C41的另一端同時連接電阻 R5Q的另一端和運(yùn)算放大器U7的輸出端連接；運(yùn)算放大器U7的正向輸入端與電阻R51的一 端連接；所述電阻R51的另一端接地。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于DSP心電信號檢測系統(tǒng)，其特征在于電壓抬升電路（15) 包括電容C46、電阻R52、電阻R53和運(yùn)算放大器U8 ; 電容C46的一端是電壓抬升電路（15)的信號輸入端，所述電容C 46的另一端同時與電阻 R52的一端、電阻R53的一端和運(yùn)算放大器U8的正向輸入端連接；所述運(yùn)算放大器U8的反向 輸入端與運(yùn)算放大器U8的輸出端連接；所述運(yùn)算放大器U8的輸出端是電壓抬升電路（15) 的信號輸出端。
【文檔編號】A61B5/0402GK204181614SQ201420648059
【公開日】2015年3月4日 申請日期:2014年11月3日 優(yōu)先權(quán)日:2014年11月3日
【發(fā)明者】孫會楠, 丁文飛, 邢彥辰, 禹永植 申請人:孫會楠