一种便携式心电信号采集系统的电路设计

2010-11-15 16:56:10来源: 上海海事大学

  摘要:针对便携式心电采集电路体积小、性能高的要求,以AD620和TL064为核心设计出由前置放大电路、无源高通滤波、二阶低通滤波、陷波器和二级放大电路等组成的采集电路。前置放大电路的设计和参数的选择抑制了噪声,省去了通常采集电路中右腿驱动的部分;通过对二阶滤波和陷波器的参数选择和调试,得到较理想的滤波效果。A/D转换是利用FPGA设计控制模块来实现的,其他存储、显示模块可以集中在FPGA上,增加了便携设备的集中度。实验和仿真结果表明,在简单电路和参数下能够得到对50 Hz频率衰减几乎为0,在1 000 Hz时衰减-40 dB,幅度放大1 000倍的心电信号。

  随着生活水平的提高,健康问题引起人们高度重视,尤其是对心脏疾病方面,因而从医院大型设备到便携式仪器,甚至各种远程诊断设备,都有飞跃发展,而所有心电设备的基础都是精确采集到心电信号。在大型设备中,对采集电路的性能要求严格,因此电路设计复杂,体积较大。在便携式设备中,对采集电路要求性能和体积的统一。因此在便携式自动心电诊断系统的项目背景下,设计出便携式心电信号的采集电路。

  1 心电图产生机理

  在人体内,窦房结发出一次兴奋,按一定途径和时程,依次传向心房和心室,引起整个心脏兴奋。因此,每个心动周期中,心脏各个部分兴奋过程中出现的生物电变化的方向、途径、次序和时间都有一定规律。这种生物电变化通过心脏周围的导电组织和体液反映到身体表面上,使身体各部位在每一心动周期中也都发生有规律的生物电变化,即心电位。若把测量电极放置在人体表面的一定部位,记录处心脏电位变化曲线,即常规心电图(Electrocardiogram,简称ECG)。

  2 系统结构

  便携式心电监护仪的目标是具备自动诊断心脏疾病的功能,同时便于家庭和旅行使用。这里主要给出便携式心脏疾病自动诊断设备的前端部分,即信号采集和处理部分。心电信号的采集主要由放大、滤波等模拟电路完成。心电信号在FPGA控制下,实现信号的数字化,以便后续进一步处理和存储,系统整体结构如图1所示。

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关键字:心电信号  信号采集  电路设计  FPGA

编辑:小甘 引用地址:http://www.eeworld.com.cn/Test_and_measurement/2010/1115/article_1584.html
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