????????通過設計心電信號產生電路，觀察了心電信號的小差模、大共模干擾的特點。并且更進一步理解了什么是差模信號，什么是共模信號。在今后的研發(fā)和科研工作中，自己設計給系統輸入的信號，是必不可少的一步。無論是硬件實驗還是算法仿真。

?1 三運放儀表放大器

????????TP3的輸出 = UA*（1+R11/（0.5*R13））

????????TP11的輸出 = UB*（1+R14/（0.5*R13））

????????TP8的輸出 = -1*TP3*（R7/R6）+ TP11*0.5*（1+R7/R6）

????????R11=R14=RG，R6=R7=R18=R19 帶入上式可以得到

????????TP8 = （UB-UA）*（1+ 2*RG/ R13）

????????RG=200KΩ，R13=20kΩ，則TP8 = 21*（UB-UA）。對心電的差分信號放大了21倍。

????????VREF_1.65V是直流偏置

????????直流偏置加入后 TP8= 21*（UB-UA）+ VREF_1.65V

????????儀表放大器中對來自于右手和左手的RA和LA進行了減法，這樣兩個電極上攜帶的50Hz共模干擾，由于是同相位的，所以相減后得到了抑制。心電信號是180度相位，相減后得到了放大。

????????儀表放大器有個抗干擾的指標成為共模抑制比。共模抑制比定義為放大器對差模信號的電壓放大倍數Aud與對共模信號的電壓放大倍數Auc之比，稱為共模抑制比，英文全稱是Common Mode Rejection Ratio，因此一般用簡寫CMRR來表示，單位是分貝db。CMRR =20*log│Aud/Auc│? (dB)。為了提高共模抑制比，儀表放大器中的減法器用高精度電阻，R6 R7 R18 R19 使用千分之一精度電阻。這樣減法器才更接近理論值，對共模的減法才更精確。

????????下面實測一下自制的三運放儀表放大器。由于體電阻網絡是高阻，不能直接用示波器測試LA和RA，以防使共模信號不對稱，影響共模增益的測試。運放輸出是低阻，可以接示波器測量。所以說了解電路的輸入輸出阻抗，對正確測試也很重要。

????????可以在“測量”欄里面添加通道1的交流有效值。1通道的交流有效值 1.95mV。信號源S2提供的共模是500mVpp，也就是177mV有效值?？梢杂嬎愠龉材Ｐ盘柗糯蟊稊礎uc= 1.95/177=0.011倍。（由于電路有1.65V偏置電壓，所以示波器使用AC耦合來測試小交流信號）

????????S1設置為500mVpp，電路分壓是1/50，所以差模信號為10mVpp. 共模信號S2設置為直流0V。

????????通道1的交流有效值65mV，輸入的差模信號有效值是 10mVpp/2*0.707=3.5mV。差模信號的放大倍數 Aud= 65/3.5=18.6倍，接近理論值的計算 。（由于電路有1.65V偏置電壓，所以示波器使用AC耦合來測試小交流信號）

????????根據定義來計算共模抑制比 CMRR=20*log│Aud/Auc│= 20*log（18.6/0.011）=64.5db。

?2?右腿驅動電路

????????右腿驅動電路是將共模信號取出后，經過反相，送給體電阻網絡。用反相的共模信號抵消身體上的共模干擾。測量右腿驅動時不能懸空TP14，因為右腿驅動是跟體電阻網絡構成一個負反饋。如果懸空TP14，那么就是切斷了負反饋，U3B這個運放就沒有了直流負反饋通路，輸出會偏置到電源軌。

右腿驅動的負反饋建立時，U3B運放的6腳和5腳處于“虛短路”，這時6腳在負反饋的作用下近似為1.65V。TP3和TP11的共模電壓也就是接近1.65V的直流，50Hz共模被抵消。TP3和TP11的差模信號，在R10和R17的中間分壓為0，所以差模不受影響。

????????右腿驅動接RL時，負反饋建立可以觀察到通道1由于抵消了共模信號，變?yōu)榻咏?.65V的直流。通道2是右腿驅動的輸出，它輸出一個反相的共模信號，用于給體電阻網絡抵消共模。

????????右腿驅動不連接RL時，負反饋斷開，可以看到通道2的直流11.4V，偏到了電源軌。通道1由于沒有右腿驅動在體電阻網絡上抵消共模，所以輸出了共模信號。

3 單電源供電放大器

????????C13是隔直電容，防止來自于四肢肌肉電信號引起的偏移，也防止第一級的運放零漂對第二級的影響。U4A運放有兩個輸入TP9和VREF_1.65V。利用疊加定理

????????先計算只有TP9輸入時，TP5= （1+ R9/R8）*TP9

????????再計算只有負相輸入VREF_1.65V時，TP5= - R9/R8 * VREF_1.65V

????????再計算只有正相輸入VREF_1.65V時，TP5=（1+ R9/R8）* VREF_1.65V

????????最后將這個三個相加 TP5=1+ R9/R8）*TP9 + VREF_1.65V

????????所以單電源供電運放對信號進行了放大 1+330k/11k=31倍 ，并且保持了1.65V的直流偏置（實際中由于LM358芯片管腳有偏置電流，在R15上會造成直流偏差，輸出的直流不精確等于1.65V）。

????????其中C8使放大器具有低通特性，用來調節(jié)帶寬的限制。

????????由于單電源放大器有直流偏置，所以采用交流耦合來測試交流小信號。根據交流有效值計算增益為 493.2/15.9=31.02倍。

4? ?50Hz陷波器

使用filter PRO軟件來設計陷波器。

????????陷波器可以用硬木課堂平臺的bode圖功能來掃頻看幅頻特性。由于bode圖也要調用信號源和示波器的硬件，所以要先關閉信號源和示波器才能使用bode圖。

????????在使用bode圖前，先用示波器和信號源測試電路的時域波形功能正常，然后在bode圖掃描。Bode圖默認是操作S1發(fā)激勵信號，AIN1測試輸入，AIN2測試輸出。所以按下圖連線。

????????陷波器調試小技巧：由于元件有誤差，主要是電容有誤差，所以陷波器的頻點實測跟仿真不一致。需要微調一下。一般是調節(jié)電阻，R31和R35要等值，然后R31、R35和R27按相同的比例改變。阻值增大則頻點降低，阻值減小則頻點增高?？梢园?0%的阻值變化來看看實際的頻點變化。

????????另外R2和R3配合的增益要小于1，以防陷波器自激。

5? ? ??總體的波特圖掃描

????????可以看到整體的bode圖幅頻響應曲線，將儀表放大器，單電源放大器，陷波器級聯后，掃描幅頻曲線。X軸是頻率，用對數坐標。上圖Y軸是增益。下圖Y軸是相位。可以看到帶寬內的增益為53db，換算為線性單位 446倍。

調試完畢后，各部分就準備好了?？梢赃M行聯調了。