心電信號的檢測和調(diào)試——簡易心電信號產(chǎn)生電路
????????由于不能始終讓真人坐在旁邊提供心電信號。所以需要制作一個簡易的心電信號產(chǎn)生電路。用于提供相似特征的心電信號。先根據(jù)所學的電路原理分析一下模型,再根據(jù)模電知識構建電路來實現(xiàn)。
?人體心電簡化模型

????????把人體當作一個黑盒,對外有三個電極。分別測試電極之間的電阻,就可以得到體電阻網(wǎng)絡模型。

????????先將導線跟電極夾子牢固連接,再將導線插到硬木課堂平臺的萬用表 DMM接口上(A mA COM VΩ 這個絲印的接口)。將右手和左手放入電極夾子測試電阻,將右手和左腿放入夾子測試電阻,再將左手和右腿放入夾子測試電阻。打開萬用表界面,選擇歐姆檔。用鹽水濕潤皮膚。



????????皮膚濕潤程度和夾子夾緊的程度不同,實測值會有差別。差別很大的話要檢測夾子導線的連接情況??梢钥吹饺梭w電阻在幾百k歐姆的級別。
差分信號疊加共模信號的產(chǎn)生

????????心電信號產(chǎn)生電路,將差模和共模合并,模擬了人體心電和工頻干擾的情況。輸出端是簡化的等效體電阻網(wǎng)絡,使之更貼近真實情況。為了使Ua和Ub輸出的共模信號盡量一致,電阻 R5 R6 R7 R8 R9 R10 R11 R12使用千分之一的高精度電阻。
????????電路中用到了兩個減法器,心電信號從減法器1的正進入,從減法器2的負進入。共模信號從兩個減法器的正進入。
????????利用疊加定理,計算心電信號輸出時,共模信號源接地。Ua = Vdiff。 Ub=- Vdiff。
????????利用疊加定理,計算共模信號輸出時,心電信號源接地。Ua=Ub=Vcom。
????????這樣經(jīng)過電阻網(wǎng)絡后,RA和LA上就是疊加了共模后的心電信號。
????????由于心電信號很小,所以用R13和R14進行分壓1/50,這樣信號源給100mV信號,分壓后得到2mV的小信號。
????????實測一下差分和共模疊加電路


????為了在示波器上看的清楚,將S1的信號給1Vpp(電阻分壓后就是20mVpp),S2信號給50mVpp。


可以看到信號是在50Hz共模上有2Hz的包絡。并且2Hz包絡是180度相位差。

????????用math功能驗證一下,設置math為兩個通道相減。就可以看到50Hz的共模被減去,留下了2Hz的差分信號。這也是儀表放大器的功能——抑制共模放大差模。

????????在水平按鈕里面,開啟縮放功能。展開局部可以看到50Hz信號是同相的。這也是共模信號名稱的由來。
信號源任意波功能產(chǎn)生心電信號

????????信號源任意波功能是要導入一個波表。這個表格長度是2048個點。數(shù)值是12bit,最大就是4095. 對波形示意圖畫個坐標,用幾段折線來表示這個圖。找到折線的頂點,計算出步進,用excel的拖動等加功能就可以建立這個波表。


????????使用信號源的任意波功能,將表格導入,選擇2k采樣率,這樣2048點一個周期,周期就近似1Hz。觀察波形時可以將幅度設定大一些。

????????將心電信號和共模信號一同加入心電產(chǎn)生電路中,用示波器進行觀察。S1使用任意波功能產(chǎn)生心電信號。S2發(fā)50Hz模擬共模干擾。
????????先將心電信號設置大,再設置小。對比觀察。當使用大共模 小差模信號搭配時,信號不經(jīng)過儀表放大器,只用示波器的math計算減法幾乎不能看出心電信號。后面可以看到儀表放大器的威力。


有了心電信號產(chǎn)生電路,可以產(chǎn)生近似的心電信號。這樣就方便后面調(diào)試儀表放大器了。