紧急求救--心电图测量电路噪声太大

warmonkey · 发表于 2009-10-15 22:02:21

示波器上只有1Vp-p左右的噪声，还有50HZ产生的尖脉冲，连接/拆下探头时，有明显干扰
用的电路

(原文件名:bigsch.gif)
我用NE5532替换了LF353，但是当我短路了BODY，IN+,IN-时，输出竟然为6.2V

WorldScan · 发表于 2009-10-15 22:36:05

先用一节干电池接in+，in-,看差分电路工作是否正常，一步一步查！

cqfeiyu · 发表于 2009-10-15 23:03:46

看看AD620的吧
AD620 ECG

shichen717 · 发表于 2009-10-16 09:22:28

要滤波
测量方法有问题。
探头浮置也有噪声

MAX1223 · 发表于 2009-10-16 17:32:17

您的电路是自己设计的还是来自什么文献？请务必再次核对。

warmonkey · 发表于 2009-10-16 18:32:39

来自
http://www.eng.utah.edu/~jnguyen/ecg/ecg_index.html
http://a-chien.blogspot.com/2007/06/diyecg.html （需要翻墙）（他没有加隔离，用电脑采集信号）

没有滤波应该能看到一个轮廓才对，不可能什么信号都没有
而且示波器采样率当时只有1.6K

今晚我断开IC2的1脚试试差分放大器是否正常

我计算的结果是，IC1将IN+，IN-之间的电压差放大21倍，IC3A放大20倍，是否正确？
IC2B作用不明，有哪位高手解释一下？

示波器探头浮置时，噪声很小，屏幕上只是一条粗3mm左右的直线。
接入3Vp-p方波，看到输出正常。

请问下一步怎么检查，有可能是运放的质量问题吗？

我在11月1号就要交出模拟前端小板的PCB图了
诸位高手一定要救救！
再次感谢！！

MAX1223 · 发表于 2009-10-17 00:36:36

初略看了看电路的原始出处。尝试着分析如下:

一、关于放大器的工作原理：

这是一个有些另类的放大电路。IC1A和IC1B是二个完全一样的同相放大器。
对于共模信号，即，当 Vin+ = Vin- 时，IC1A和IC1B的输出也完全相等，即，IC1的第1脚和第7脚的信号相同。暂时不考虑IC2A的作用，IC2B是一个标准的反相放大电路。来自Vin+的信号经放大后又由IC2B反相，这样，加到R10和R11的信号就变成了一对大小相等，极性相反的信号了。由于R10=R11，所以这对信号将会相互抵消，于是大大衰减了共模干扰。

对于差模信号，即，当Vin+ = -Vin- 时，IC1A和IC1B的输出就变成了一对大小相等，极性相反的信号，其中来自IC1B的输出信号被IC2B做了反相处理，最后加到 R10 和 R11 上的信号就变成大小相等，极性也相等的信号。这二个信号叠加后送入IC3B进行放大。

因此，本电路具有一定的共模抑制能力。它可以放大差模的ECG信号（所谓ECG就是心电在体表引起的电位差），抑制包括工频干扰在内的诸多共模信号。具有共模抑制能力是ECG放大器的基本要求。所以本电路在理论上可以作为ECG放大器使用。

放大倍数：您分析的“IC1将IN+，IN-之间的电压差放大21倍”的结论是正确的，而“IC3A放大20倍”的结论则需要作进一步的讨论。显然IC3A组成了一个反相求和放大器，对于差模信号的放大倍数应当是2*20=40倍。这样，总的差模放大倍数为21*40=840，对于3～5mV的ECG信号可以获得2～4V左右的输出。而对于共模信号，放大倍数在理论上为0。

二、关于共模抑制问题：

共模抑制能力决定的本电路的成败。电路共模抑制能力在很大程度上取决于电路的对称性。这里，一些电阻起了关键的作用。若要取得高的共模抑制能力，需要保证：R1=R3;R4=R6;R10=R11。用普通的电阻肯定不行，需要用至少1/1000精度的精密电阻，或者一个用固定电阻另一个用可调的电位器。

三、关于IC2B的作用：这是一个积分器，它的作用是将差模信号中的直流成分积分后与输入信号相抵消，以便去掉直流及低频的基线飘移。其作用相当于“隔直”电容。但是按照图中的参数，这个积分器的时间常数过小（仅0.1秒），所做的心电图完全不能用作为诊断之用，仅可以作为心律计的信号或供心电监护仪使用。原作者就是将这样的信号经声卡送入到PC中然后描绘出ECG曲线。由于声卡的下限频率较高，所以显示的心电图是失真的（好像被微分了，注意作者给出的一段标准ECG与自制的ECG曲线的对比，二者之间明显不同，其实就是自制的系统时间常数不够所引起的信号低频成分丢失以及相移失真的结果）。正规的诊断用ECG的时间常数应当达到3秒或以上，监护用的达到0.1秒就够了（时间常数短反而可以抵抗基线漂移，有利于长时间监护的可靠性）。

四、总结：
1、这是一个相当业余的DIY，不宜用来模仿做产品（甚至电极都是用硬币做的，这在产品中是不可思议的）。
2、电路成败的关键在于共模信号的抑制，而对这种自己搭建的电路而言，这一指标难有保障。
3、建议参考2楼的建议，考虑AD620的电路，效果不错。
4、电路的输入端应当有一定的保护措施，按标准应当经得起高压脉冲的冲击（万一做心脏除颤时）以及幅度较大的短脉冲的冲击（患者安装了起搏器时）。一旦遇到这类冲击，电路要确保不被损坏，而且还有能够正常工作。
5、要充分考虑患者的安全，因此电路与PC之间应当由隔离措施，并确保至少能达到3kV的安全隔离电压。
6、以上分析仅供参考。

warmonkey · 发表于 2009-10-17 09:14:34

多谢楼上的分析，
电阻我用贴片电阻，再用3+3/4位的万用表（最大计数4000）配对，可否符合要求？

这个装置就是做1双极导联心电监护用的，系统是电池供电，充电时装置要从患者身上拿下来。
采集波形用ATmega128+SD卡记录。不知8位分辨率，1ksps采样率是否足够？

更换运放为LF353后，灵敏度明显提高。看来场效应管确实厉害。

AD620的电路如图

AD620应用电路，有外国人成功了 (原文件名:AD620-RL驱动ECG.jpg)

可否应用？哪些电阻是必须使用精密电阻的？

现在我在输入加上了0.01uf+100k的RC滤波器，取得了一段波形

截取的一段波形 (原文件名:ecg1.JPG) </center>
<center>

看起来有点眉目了，不过P波不知哪里去了

我加上输出滤波，并且把电极和屏蔽线接好再看看

warmonkey · 发表于 2009-10-17 09:19:16

(原文件名:AD620实现ECG-手册参考电路.jpg)

如说明
我用OP97代换AD705，C1取0.1u，
R3，R2配对（使用0805贴片电阻）

warmonkey · 发表于 2009-10-17 09:41:28

2个图是一样的……我已经在画板了，就用AD620+OP97左腿（不喜欢右腿）驱动+LF353组成滤波器

MAX1223 · 发表于 2009-10-17 10:05:00

用AD620是较好的办法，一定能够成功的。那些需要配对的电阻都在AD620内部，而且出厂前都用激光修正过，您完全不必担心。
R2,R3的绝对数值并不严格，从二张图纸中就可看出，不过应当严格配对。一个简单的方法就是用一个多圈电位器来获取中点电位。不过，RG决定了AD620的增益，所以，并联在RG上面的R2,R3的大小对于增益有影响，这一点在设计时应当考虑到。
右足驱动是标准ECG的设计，不过对于一个三电极的监护仪，并不那么讲究，如果您喜欢的话，完全可以接在左腿上。事实上，产品的监护仪通常将三个电极都贴在胸上。若是标准的心电图机的话，就必须依标准行事了。
有了AD620做前端，后面的滤波、放大电路不过就是小菜一碟。
应当没有什么问题了，11.1完全来得及，祝您成功。

warmonkey · 发表于 2009-10-17 10:11:09

可是我还有SR-92、TC35i要调试，而且我周一～周五要上课，我还在读高中呢……555

先谢过楼上了

楼上能否留下QQ以供联系？

RENMA · 发表于 2009-10-26 21:42:08

楼主怎么样了？

warmonkey · 发表于 2009-10-28 19:19:47

还没有搞好

yemingxp · 发表于 2009-11-6 08:22:36

楼主是自己制作吗？画完板可以买一块空板吗？我前段时间参考外国那个ECG制作，但是硬件电路效果太差了，最终不得不放弃。希望与楼主交流，QQ297455125。

kclc · 发表于 2009-11-7 13:07:18

现在看不懂只能标记以后慢慢学习了

reloaded · 发表于 2009-11-7 14:13:11

前端隔离怎么做的呢，光耦？

coody · 发表于 2009-11-7 15:09:21

心电信号用数字滤波更好

ulgsm4u · 发表于 2009-11-28 13:47:48

送你一个现成的例子

ECG Schourdev_508441.pdf(文件大小:231K) (原文件名:ECG3_schematic.pdf)

warmonkey · 发表于 2009-12-4 20:06:29

ls的我也看过了～嘿嘿嘿

i387DX · 发表于 2009-12-4 21:08:56

收藏一下……

ulgsm4u · 发表于 2009-12-4 22:29:51

http://www.eaw.com.cn/news/testdisplay/article/32112

http://www.analog.com/library/analogDialogue/archives/37-11/ecg.html

http://focus.ti.com.cn/cn/docs/solution/folders/print/464.html?CMP=KNC-

TI&HBX_PK=ecg_design&HBX_OU=50&247SEM

ulgsm4u · 发表于 2009-12-4 22:45:00

http://www.eaw.com.cn/news/newsdisplay/article/28692

低功耗、低成本无线心电图监视仪设计技巧



传统心电监护仪通常需要随身携带记录监视仪，放在靠近病人颈部或腕部的口袋里，而无线心电图监视仪的噪声和干扰大大降低，尺寸减小到甚至可以安装在电极背面，能够提供比传统方案更精确的信号。这种电路价格便宜，且能够提供诊断质量的1导联心电图迹线，驱动腿免除了对60Hz陷波滤波器的需求。所有的电路都能穿戴在衣服内，因此患者舒适度和隐私度大幅提高。病人的监测数据经过加密，每隔几分钟就自动上载至医院、护理机构或养护机构中的现场采集分析系统。病人可以在预定的时间(每天或每周)到医生办公室或诊所上载信息，而无需移除监视仪或重新放置电极。无线心电图监视仪还可以安装存储卡，通过手机或局域网进行数据传输。除了性能、可靠性、低功耗以及成本等因素，无线心电图监视仪设计必须支持专用的遥测频段，以使监视仪的心电图数据可以迅速、准确、安全的传输至数据采集器进行评估。

解决方案

　　在北美地区，无线医疗遥测服务(WMTS)频段以及其它免授权的工业、科学和医用(ISM)频段提供专用的频谱，以确保数据传输的无干扰、可靠连接。ADI公司的ADF7021高性能、窄带ISM收发器IC支持WMTS频段以及433MHz、868MHz与915MHz的ISM频段。ADF7021具有同类最佳的接收机灵敏度，在1kbps时为-123dBm，内置T/R开关、VCO tank、RF/IF滤波器、全自动化的自动频率控制(AFC)与自动增益控制(AGC)电路。为了延长电池寿命，ADF7021可以设置在功耗极低的休眠模式，使电流消耗下降至不足0.1μA。

　　ADF7021与低功耗微控制器一起使用时，平均待机电流不足2μA。WMTS优化的无线电电台参考设计(EVAL-ADF7021DBZ6)包括原理图与布局，可供用户作为无线心电图监视仪设计的参考。

　　AD623是一款集成单电源仪表放大器，提供轨对轨输出摆幅和低功耗(3V电压功耗为1.5mW)。其中心节点用于访问残留共模信号。AD8500低功耗、高精密CMOS运算放大器的最大电源电流是1μA，最大偏置电压1mV，典型输入偏移电流1pA，提供轨对轨输入和输出，采用1.8V～5.5V单电源或±0.9V～±2.75V双电源供电。AD8641低功耗、轨对轨输出结型场效应晶体管(JFET)放大器具有高输入阻抗、高精密性能以及低成本，输入阻抗大于681kΩ。AD7466是一款12-bit ADC，采用小型封装，且功耗极低，3.6V/50 kSPS时，功耗为480μW。它采用6引脚SOT-23封装。对于要求更宽动态范围和更高信噪比的设计来说，AD7685 PulSAR ADC可以提供16-bit分辨率，在2.5V/100 kSPS时，功耗为1.35mW，它采用3mm × 3mm QFN(LFCSP)封装。这些方案(参见下图)需要低功耗的微控制器。另一种实现此信号链的方案是采用ADuC7022取代ADC和MCU。ADuC7022内置16-bit/32-bit MCU，它在单芯片上集成了一个性能高达1MSPS的ADC。ADC提供必要的动态范围，以满足医用标准，检测微弱的心电图波形变化。ARM7架构包括32-bit寄存器，使它能够对心电图信号进行实时FIR滤波。

oldxukaiming · 发表于 2009-12-6 13:38:38

ksniper · 发表于 2009-12-6 13:41:36

mark

ju748 · 发表于 2009-12-6 13:43:52

mark

leoyang · 发表于 2009-12-6 13:54:50

maked

ulgsm4u · 发表于 2009-12-11 17:21:16

楼主呢?

ds444 · 发表于 2009-12-11 17:23:38

本身就是从共模海里捞差模，做的不好很正常，你想怎么样

warmonkey · 发表于 2010-5-1 08:04:11

http://www.ourdev.cn/bbs/bbs_content.jsp?bbs_sn=4008668&bbs_page_no=1&search_mode=3&search_text=warmonkey&bbs_id=9999
搞定了，
失败的主要原因是贴片元件稳定性不好，电容温飘太大，干脆在后面用数字滤波解决

还有不知为什么双T陷波器Q值只能取0.5，高了就会“失效”

stephon1 · 发表于 2010-5-1 10:56:52

这个不错呀

110112110 · 发表于 2010-6-17 12:55:28

mark

z84297979 · 发表于 2010-7-4 17:35:41

mark

MAX1223 · 发表于 2010-8-8 15:56:09

楼主好！时间真快，眼看日期已就快一年了，发现您的“照片”已经换成了...。很漂漂啊，大概应当成功了吧！请再发个帖子谈谈您最终的结果哦。

warmonkey · 发表于 2010-8-9 11:49:37

http://www.ourdev.cn/bbs/bbs_content.jsp?bbs_sn=4165021&bbs_page_no=1&search_mode=3&search_text=warmonkey&bbs_id=9999
最新情况

avrwoo · 发表于 2010-8-9 12:48:48

MARK

mavericklx · 发表于 2011-2-10 13:48:43

mark
```

liudong0809 · 发表于 2011-4-13 21:59:30

mark

liudong0809 · 发表于 2011-4-13 21:59:33

mark

a47884582 · 发表于 2011-9-14 11:15:39

标一下以后学习

ltd62340177 · 发表于 2011-10-22 11:11:37

MARK，心电图不好弄啊

cne53102 · 发表于 2011-10-22 12:16:29

mark

xuboluan · 发表于 2011-12-21 22:20:28

mark

紧急求救--心电图测量电路噪声太大

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