淺析低電壓手持心電模擬電路設(shè)計(jì)

王志祥

【摘要】 隨著我國(guó)經(jīng)濟(jì)的不斷發(fā)展和科技的不斷進(jìn)步，家用醫(yī)療電器逐漸廣泛的出現(xiàn)在人們的生活過(guò)程中，低電壓手持心電圖機(jī)作為一種家用心電監(jiān)測(cè)設(shè)備被普遍的應(yīng)用在具有老人的家庭里，對(duì)老人的心臟跳動(dòng)健康情況做出了有效的監(jiān)測(cè)記錄，而在低電壓手持心電圖機(jī)的設(shè)計(jì)過(guò)程中，設(shè)計(jì)人員必須在保證低電壓手持心電優(yōu)秀性能運(yùn)用的前提上盡量的減少低電壓手持心電圖機(jī)的購(gòu)買成本和功率消耗，保證低電壓手持心電圖集的使用壽命。本文將對(duì)低電壓手持心電圖機(jī)模擬電路的設(shè)計(jì)進(jìn)行相關(guān)探討。

【關(guān)鍵詞】 低電壓手持心電 模擬電路 結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

低電壓手持心電圖機(jī)作為對(duì)大型心電圖機(jī)的延伸和創(chuàng)新發(fā)展，必須有效的保證其使用過(guò)程中的電能充足和電能頻率較低，進(jìn)而有效的減少電能使用過(guò)程中造成的噪聲對(duì)心電圖機(jī)感受到人體心臟跳動(dòng)時(shí)的信號(hào)采集工作產(chǎn)生的干擾，提高低電壓手持心電圖機(jī)的使用質(zhì)量和使用效果。具體來(lái)講，低電壓手持心電模擬電路的設(shè)計(jì)應(yīng)該根據(jù)低電壓手持心電的具體結(jié)構(gòu)進(jìn)行分析。

一、低電壓手持心電的具體組成結(jié)構(gòu)

低電壓手持心電的具體組成包括心電導(dǎo)聯(lián)中的前置信號(hào)放大結(jié)構(gòu)、濾波電路結(jié)構(gòu)、主信號(hào)放大結(jié)構(gòu)以及電平抬升結(jié)構(gòu)和AD轉(zhuǎn)換結(jié)構(gòu)以及電極拾取飾件等相關(guān)結(jié)構(gòu)共同組成，而低電壓手持心電中模擬電路的結(jié)構(gòu)包括信號(hào)處理電路和電源電路兩種結(jié)構(gòu)，其中信號(hào)處理電路又包括了輸入緩沖電路、信號(hào)處理電路、右腿驅(qū)動(dòng)電路以及起搏脈沖檢測(cè)電路等相關(guān)結(jié)構(gòu)，上述模擬電路的不同結(jié)構(gòu)直接對(duì)應(yīng)著低電壓手持心電的不同組成結(jié)構(gòu)，并分別為其提供電能動(dòng)力以便其發(fā)揮心臟跳動(dòng)相關(guān)的信號(hào)放大或者衰弱的功能。

二、低電壓手持心電模擬電路的設(shè)計(jì)內(nèi)容

2.1輸入緩沖電路的設(shè)計(jì)工作

輸入緩沖電路本身存在于低電壓手持心電的前置信號(hào)放大結(jié)構(gòu)中，其主要負(fù)責(zé)為低電壓手持心電的信號(hào)接收工作提供一定的緩沖電能動(dòng)力，同時(shí)有效的減少人體心臟跳動(dòng)過(guò)程中出現(xiàn)的信號(hào)噪聲，使其信號(hào)能夠在相同的音軌中得到有效的質(zhì)量提升。一般來(lái)說(shuō)，在輸入緩沖電路的設(shè)計(jì)工作中采用精度較高的運(yùn)算放大器能夠較好的完成這一工作，要求其同事能夠具有較高的輸入電阻抗、噪聲地市掉低溫漂以及專用音軌中信號(hào)輸出質(zhì)量能夠獲得有效的提升等性能，方便其在提供動(dòng)力的同時(shí)能夠有效的降低電路自身滋生的噪音。

2.2信號(hào)處理電路的設(shè)計(jì)工作

信號(hào)處理電路本身也存在于低電壓手持心電的前置信號(hào)放大結(jié)構(gòu)中，其主要為手持心電的電極拾取飾件發(fā)出的信號(hào)進(jìn)行接受以及處理和分辨等工作，同時(shí)有效的對(duì)心臟跳動(dòng)的信號(hào)進(jìn)行增益，對(duì)相關(guān)雜亂信號(hào)進(jìn)行降噪處理。具體來(lái)講，信號(hào)處理電路首先需要針對(duì)自身的抗極化電壓進(jìn)行設(shè)計(jì)，保證抗極化電壓能夠有效滿足信號(hào)放大的要求，保證信號(hào)處理電路能夠在滿足信號(hào)增益的過(guò)程中滿足低電壓手持心電的正常工作情況，其具體的抗極化電壓以及電路設(shè)置的增益情況應(yīng)該根據(jù)實(shí)際情況進(jìn)行選擇和調(diào)整。一般抗極化電壓設(shè)置為500mV；其次信號(hào)處理電路的設(shè)計(jì)需要保證電路的頻率不會(huì)對(duì)心臟跳動(dòng)信號(hào)的頻率采集工作造成一定的影響，具有相應(yīng)的雜頻降噪功能，使用輸入緩沖電路中的高精度運(yùn)算放大器就能夠有效的完成這一工作。同時(shí)注意好信號(hào)處理電路的失調(diào)電壓設(shè)置工作，保證失調(diào)電壓不會(huì)出現(xiàn)飽和情況，常規(guī)下信號(hào)處理電路的失調(diào)電壓設(shè)置的最大線路為0.55mV。

2.3右腿驅(qū)動(dòng)電路的設(shè)計(jì)工作

右腿驅(qū)動(dòng)電路的作用更多的是在低電壓手持心電的運(yùn)轉(zhuǎn)過(guò)程中消除手持心電自身工作頻率對(duì)心臟頻率信號(hào)采集工作的干擾，使低電壓手持心電在運(yùn)轉(zhuǎn)過(guò)程中能夠提供更小的電能消耗以及擁有更小的輸出擺幅。具體來(lái)講，右腿驅(qū)動(dòng)電路的設(shè)計(jì)應(yīng)該保證手持心電電壓最大的輸出范圍部隊(duì)對(duì)手持心電的功能發(fā)揮造成影響，保證其在60uA的靜態(tài)工作電流下仍然能夠有效的發(fā)揮手持心電的具體功能作用。

2.4起搏脈沖檢測(cè)電路的設(shè)計(jì)工作

起搏脈沖檢測(cè)電路的功能主要是對(duì)低電壓手持心電中起搏脈沖信號(hào)的收集以及檢測(cè)再到最終與A/D轉(zhuǎn)換器的信號(hào)交換工作提供相應(yīng)的電能，因此起搏脈沖檢測(cè)電路的設(shè)計(jì)工作對(duì)于低電壓手持心電的具體工作沒(méi)有較大影響，只要注意到發(fā)揮其降低手持心電的功率消耗以及電能成本的優(yōu)點(diǎn)就行。

2.5電源電路的設(shè)計(jì)工作

電源電路的設(shè)計(jì)工作包括多路電源的設(shè)計(jì)工作以及模擬電路的電源設(shè)計(jì)工作兩項(xiàng)內(nèi)容，其中多路電源的設(shè)計(jì)工作主要是保證低電壓手持心電能夠在不同功率下的低電壓電源下仍然能夠保持優(yōu)秀的工作性能，因此只需要注意芯片結(jié)構(gòu)的設(shè)置能夠滿足3.3V以及—3.3V的電源通用工作就行，SGM6600芯片能夠有效的滿足這一點(diǎn)；而模擬電路的設(shè)計(jì)則需要考慮到手持心電開(kāi)關(guān)過(guò)程中電壓波紋的抑制工作，保證電源系統(tǒng)使用和開(kāi)關(guān)過(guò)程中的噪聲降低工作符合手持心電的要求，具體來(lái)講，只要能夠?qū)⒉y抑制比在1MHz的情況保持在40dB就能完成的實(shí)現(xiàn)這一目標(biāo)。此外，電源電路的設(shè)計(jì)工作還包括參考電源的設(shè)計(jì)工作，A/D參考電源的設(shè)計(jì)工作也應(yīng)該采用低噪聲參考源的設(shè)計(jì)工作進(jìn)行，參考使用使用TL431來(lái)充當(dāng)該結(jié)構(gòu)能夠有效的滿足這一功能。