[实用新型]无耦合电容心电信号前置放大电路

说明书

技术领域

    本实用新型涉及一种无耦合电容心电信号前置放大电路，属于信号放大处理技术领域。

背景技术

生物体心电信号是心脏电活动在生物体表的表现，比较微弱，幅度大约在0.1mV至5mV。心电信号是超低频信号，频率范围约在0.05Hz至100Hz。心电信号通常伴有强烈的噪声干扰，主要有外部交流供电系统引起的50Hz工频干扰，内部肌电信号、呼吸波信号、脑电信号等引起的干扰，心电信号放大器电极与生物体接触产生的极化电压（极化电压表现为不稳定的直流信号，幅度可达300mV）的干扰等。心电信号是高阻抗信号源，阻抗从数千欧至数百千欧。因此对心电信号前置放大电路有如下要求：

（1）高输入阻抗，应该在1MΩ以上。

（2）采用高共模抑制比（CMRR）的差分放大电路，以抑制生物体心电信号携带的干扰。

（3）有较高增益和低漂移，心电信号前置放大电路电压增益应有数百倍。

（4）对直流信号不敏感，心电信号前置放大电路应该是一个超低频交流信号放大电路，以抑制极化电压干扰。

发明内容

本实用新型的目的是针对上述问题提供一种无耦合电容心电信号前置放大电路，具有高输入阻抗，能够抑制生物体心电信号的干扰，具有高增益和低漂移，对直流信号不敏感。

上述的目的通过以下技术方案实现：

无耦合电容心电信号前置放大电路，包括与生物体接触电极连接的前级电路，所述的前级电路通过电阻分压耦合电路连接后级电路，所述的前级电路采用双端输入、双端输出的差分放大电路，所述的后级电路包括一个双端输入、单端输出的差分放大电路，所述的双端输入、单端输出的差分放大电路连接负反馈电路。

有益效果：

本实用新型的前级电路具有非常高输入阻抗和低的电压放大倍数，是一个双端输入双端输出的差分放大电路，理想情况下这种类型电路的共模抑制比趋向无穷大，因此电路整体的共模抑制比主要取决于后级电路和前、后级之间的耦合电路。同时本实用新型电路的后级电路具有高的电压放大倍数和高的共模抑制比，是一个双端输入单端输出的放大电路。前级电路和后级电路之间采用电阻分压耦合。后级电路有一个对直流信号增益非常大、对交流信号增益趋向于零的负反馈回路，使后级电路对一定幅度以内的直流信号的放大倍数近似为零，而频率较高的交流信号则不受影响，这就使得电路整体具有阻容耦合放大器（即交流放大器）的特性，同时又避免了前、后级电路之间采用阻容耦合而可能产生的对电路整体共模抑制比的不利影响。总体来说具有高输入阻抗，能够抑制生物体心电信号的干扰，具有高增益和低漂移，对直流信号不敏感。

附图说明

图1、本实用新型的结构框图。

图2、本实用新型的电路原理图。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施方式，进一步阐明本实用新型。

如附图1所示：本实用新型的无耦合电容心电信号前置放大电路，包括与生物体接触电极连接的前级电路，所述的前级电路通过电阻分压耦合电路连接后级电路，所述的前级电路采用双端输入、双端输出的差分放大电路，所述的后级电路包括一个双端输入、单端输出的差分放大电路，所述的双端输入、单端输出的差分放大电路连接负反馈电路。

如附图2所示：本实用新型的前级电路由运算放大器A1、A2，电阻R1、R2、R3组成同相并联差分电路，具有非常高的输入阻抗，完全满足心电信号前置放大电路的要求。

前级电路的共模抑制比       由下式计算：

可见当A1、A2的共模抑制比相等时，前级电路的共模抑制比趋向无穷大，因此A1、A2要选取型号相同、特性尽量一致的具有高共模抑制比的精密运算放大器。

电阻R2、R3取值相等，前级电路的电压放大倍数由下式计算：

电阻R4、R5取值相等，它们的连接点M点可取出共模信号，经过跟随器隔离后作屏蔽驱动，也可经过反相放大器后作右脚驱动。

后级电路由仪表放大器A3、运算放大器A4、A5，电阻R、R6～R12，电容C等组成。电阻Rg是仪表放大器A3的增益设定电阻。

仪表放大器具有优异的性能，以AD620为例，其差模电压放大倍数可以在1至1000范围内由Rg设定。其共模抑制比高达100dB至130dB。不过共模抑制比与仪表放大器的差模电压放大倍数相关，通常当仪表放大器的差模电压放大倍数在100以上时，就可达到其最高共模抑制比。充分利用仪表放大器特性，对提高心电信号前置放大电路性能是非常有益的。