【新】利用对消驱动提高心电信号测量共模抑制的原理分析

2016-08-25 Sgmicro

心电信号是人体特定的点与点之间的差模电压,信号幅度在0.5mV~8mV 之间,典型值为1mV。心电受到的工频干扰非常强,一般情况下人体的工频幅值在V 级,比心电信号大3 个数量级,工频干扰常以共模形式出现。


在如此强的工频干扰中检测出微弱的心电信号是一大挑战,这就要求运放具有很高的共模抑制比,一般要求在60~120dB 之间,太低了影响心电图机性能,太高的运放成本上会让人难以接受。采用高共模抑制比的前置放大器,如在50Hz 时80dB 共模抑制比的仪表放大器是属于性能比较好的产品,这样工频干扰的幅值还是达到了信号幅值的十分之一,对于医生诊断来说是不能接受的,心电图机普遍采用对消驱动电路来进一步增强共模抑制能力。


图1:对消驱动模型


U2A 和R9,R10,R11,C7 共同组成了右腿驱动电路,其原理是通过R6,R7从人体取出共模电压反向加到人体。下面我们通过公式来说明对消驱动的作用,计算中忽略C5,C6,U1A,U1B 的误差对共模抑制比的影响,同时R10 和C7 是为了系统稳定而设计的,不影响低频时共模抑制比的计算,计算时忽略,公式推导如下:


U1A,U1B 作用是阻抗变换的跟随器,有:


U2A 组成了一个反向放大器,其传递函数为:


根据基尔霍夫电流定律有:


得到Vin 传递函数为:


带入常用电路的典型参数:
R8=10kΩ,R11=100kΩ,R9=1M,C2=100pf 不考虑电容的相位影响,略去极小项则:


在以上参数下Vin 幅值为:


按照上述参数设计的右腿驱动电路理论上可以提供69dB 的共模抑制比,这是一个对消驱动简化模型,实际电路中考虑到阻容的误差,滤波电容对相位的影响,运放的延迟等等,右腿驱动的共模抑制能力会劣化甚至产生震荡,具体的电路需要根据需要进行调整。


圣邦微电子在对消驱动电路上做了很多验证工作,如器件的选择、线路板设计、电源结构等,在本文不再详述。按照图1 所示电路制作了验证板,实测共模抑制比为50dB,这样我们选择一颗共模抑制比60dB 以上的集成或分立器件搭成的仪表放大器,整个系统就可以达到89dB的标准要求。


注释:89dB为《GW-44_AAMI_EC13-2002》 心脏监测仪专用标准

相关推荐

元件商城

集成电路·元件·材料·仪器·电器模组·阻容感·部件        采购服务热线:400-887-3266 查看更多>
型号 描述 价格(含增值税)

SGMICRO.POWER MANAGEMENT IC.电源管理类芯片.集成电路

原厂认证

世强代理

现货0

价格¥ 4.8600

马达驱动芯片

选型推荐

供货保障

原厂认证

世强代理

现货100

价格¥ 1.0000

马达驱动芯片

选型推荐

供货保障

原厂认证

世强代理

现货100

价格¥ 0.5250

马达驱动芯片

选型推荐

供货保障

原厂认证

世强代理

现货100

价格¥ 1.5750

PCB接线端子,OMNIMATE 电源 - LL 系列

原厂认证

世强代理

现货0

PCB接线端子,OMNIMATE电源-LL系列

原厂认证

世强代理

现货0

PCB接线端子,OMNIMATE 电源 - LL 系列

原厂认证

世强代理

现货0

ADP32FXX系列芯片

选型推荐

供货保障

原厂认证

世强代理

现货2,878

价格¥ 55.0000

ADP32FXX系列芯片

选型推荐

供货保障

原厂认证

世强代理

现货2,742

价格¥ 46.2000

ADP32FXX系列芯片

选型推荐

供货保障

原厂认证

世强代理

现货300

价格¥ 25.2000

ADP32FXX系列芯片

选型推荐

供货保障

原厂认证

世强代理

现货140

价格¥ 55.0000

ADP32FXX系列芯片

选型推荐

供货保障

原厂认证

世强代理

现货3

价格¥ 25.2000

13.56MHz射频卡 读卡芯片

原厂认证

世强代理

现货0

价格¥ 8.0000

OMNIMATE 电源 - BL/SL 7.62HP 系列;PCB 接插件, 插座

原厂认证

世强代理

现货0

AVP32VC33系列芯片工具

选型推荐

供货保障

原厂认证

世强代理

现货1

价格¥ 1,076.4000

SMD Reflective Optical Sensor,芯片

供货保障

原厂认证

世强代理

现货2,465

价格¥ 26.7060

大电流单电感升降压开关型单节锂离子可充电电池充放电及路径管理芯片

原厂认证

世强代理

现货0

  • +1 赞(0)
  • 收藏

评论

登录   |    立即注册

提交评论

最新评论

  • 三3三 Lv8 . 研究员 2017-09-06
    没有方案啊
  • 闭门造车 Lv2 . 工程师 2017-08-10
    公式3写错了
没有更多评论了
有问题?向百人技术专家提问
我要提问

400-887-3266(工作日 9:00-18:00)

service@sekorm.com

世强元件电商
最好的电子研发服务平台

  • 领先国内半年新元件/新技术/新方案
  • 全品类覆盖数百个原厂资料
  • 正品低价/供货保障
  • 大量现货,支持快速购买
下载世强元件电商APP
工程师创新研发的神器
知、选、研、用一站式服务

搞研发 找元件
下载世强元件电商APP