基于集成运放心电放大器设计(原创)

原创作者：einyboy or alert

最近在看美剧《危机边缘》关于边缘科学的案件，科技控可以看一下，但建议不在吃东西的时候看。想像力是创造的思想源头，动手能力则是创造的车床。 自认为是没有想像力的那类，只能发挥动手能力了。

• 心电测量简介

图1 心电极接线图

如图1心电测试一般使用3个心电极进行测量，各个电极的说明如下：

RA: Right Arm缩写，右手电极

LA: Left Arm缩写，左手电极

RL: Right Leg缩写, 右腿电极

   心电信号特点：

1. 心电信号的频率是0.1Hz~200Hz之间属于，我们市电的交流电频率是50Hz, 意味着心电信号的测量会受到50Hz交流电引起的电磁感应影响，必须过滤掉。
2. 心电信号的电压范围为：0.1~2mV,  这以为着放大1000倍的值为100mV~2V(这个电压才能被电路仪器测试出来，通过信号放大电路实现)

图2 心电极图片

• 基本原理

RL电极可以理解为接地的电极，记：

V1: RA电极相对RL电极电压，V1的电压组成V1 = Vra - Vrl + 噪声电压。

V2: RL电极相对RL电极电压，V1的电压组成V1 = Vrl - Vrl + 噪声电压。

Vi: 最后输入电压为V2-V1 = (Vrl - Vrl + 噪声电压) -(V1 = Vra - Vrl + 噪声电压) =  Vrl-Vra , 从Vi的公式看“噪声电压”被减掉了，Vi在电路设计里称为差模电压输入。

A: 电路的放大倍数

Vo:最后的测试输出Vo = A*Vi = A*(V1-V2)

实现Vo上述运算的电路如下：

图3 差分放大电路

由图3的电路，这里的放大电路A为R2/R1, 如果R2=1000 Ω，R1=1Ω那A=1000/1=1000倍，三角形的放大器可以用LM358实现。

如果不想实践搭建电路的使用multisim仿真也行，电路仿真结果如下：

图4 仿真电路

• 基于INA128、LM358的二级心电检测仪

由于1级放大倍数不能设置太大，太大会导致噪声也会放大，噪声信号的电压比心电信号的强很多(即使数学运算上被减了，还是真实输入到电路的)，而放大器是有工作电信范围的和影响放大器共模抑制，输入的噪声信号会超出放大电器的工作电压所通常的仪用放大器做成两级放电电路。如下图：

图5 仿真电路

INA128作为一级放大， LM358作为2级放大和滤波

图6 INA128内部电路

注：完全可以把INA128改造成用于脑电波的测试，只需要多加些电极配套INA128就行。不过脑电的数据处理远比心电复杂。

INA128放大倍数计算公式如下，通过调整相应的电阻Rg值可以获得相应的放大倍数：

基于INA128、LM358方案的心电测试电路需要使用示波器测试输出的心电信号，示波器的价格比较昂贵。有个替代物理示波器的方案，就是利用电脑的音频输入到电脑通过软件示波器来测量心电。

相关的实现参考如下：

http://www.geekfans.com/thread-62728-1-1.html

INA128, LM358, 面包板的材料某宝上都有，我实际电路的样板如下：

图7 实际测试效果

仿真文件下载地址：

https://download.csdn.net/download/huandaohack/12302058

• 基于Ardunio+AD8232高性价比心电测量仪

这个Ardunio+AD8232的方案相当简单，把部件从某宝买下来就可以简单实现了，通过USB上传电脑会制心电图，数据还可以保存下来。电路连线如下：

图8 电路连线

图9 实际电路

图10 计算机上接收到的波形

Adruino端的代码：

Processing中的心电绘制代码：

该方案的代码放在百度盘上了想要的去下载：

链接：https://pan.baidu.com/s/1C_Sd-amBx7yRG3BJ9_W8bw

提取码：r4p0

复制这段内容后打开百度网盘手机App，操作更方便哦

最后

以上就是腼腆树叶为你收集整理的基于集成运放心电放大器设计(原创)的全部内容，希望文章能够帮你解决基于集成运放心电放大器设计(原创)所遇到的程序开发问题。

如果觉得靠谱客网站的内容还不错，欢迎将靠谱客网站推荐给程序员好友。