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1、(10)授权公告号 CN 203000929 U (45)授权公告日 2013.06.19 CN 203000929 U *CN203000929U* (21)申请号 201220691985.3 (22)申请日 2012.12.14 A61B 5/0428(2006.01) (73)专利权人 江苏教育学院 地址 210000 江苏省南京市鼓楼区北京西路 77 号 (72)发明人 赵玉成 (74)专利代理机构 南京众联专利代理有限公司 32206 代理人 顾进 (54) 实用新型名称 无耦合电容心电信号前置放大电路 (57) 摘要 本实用新型提供一种无耦合电容心电信号前 置放大电路。由于对心电。
2、信号前置放大电路必须 具有高输入阻抗 ； 有较高增益和低漂移 ； 对直流 信号不敏感。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， 其特征是 ： 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。本实用新型用于心电检测设备的 配套设施。 (51)Int.Cl. 权利要求书 1 页 说明书 3 页 附图 1 页 (19)中华人民共和国国家知识产权局 (12)实用新型专利 权利。
3、要求书1页 说明书3页 附图1页 (10)授权公告号 CN 203000929 U CN 203000929 U *CN203000929U* 1/1 页 2 1. 一种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， 其特征是 ： 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。 权 利 要 求 书 CN 203000929 U 2 1/3 页 3 无耦合电容心电信号前置放大电路 技术领域 00。
4、01 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 0002 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。
5、放大电路有如下要求 ： 0003 （1） 高输入阻抗， 应该在 1M 以上。 0004 （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。 0005 （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。 0006 （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 0007 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。 0008 上述的目的通过以下技术。
6、方案实现 ： 0009 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。 0010 有益效果 ： 0011 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 。
7、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 说 明 书 CN 203000929 U 3 2/3 页 4 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。
8、流信号不敏感。 附图说明 0012 图 1、 本实用新型的结构框图。 0013 图 2、 本实用新型的电路原理图。 具体实施方式 0014 下面结合附图和具体实施方式， 进一步阐明本实用新型。 0015 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。 0016 如附图 2 所示 ： 本实用新型的前级电路由运算放。
9、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。 0017 前级电路的共模抑制比 由下式计算 ： 0018 0019 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。 0020 电阻 R2、 R3 取值相等， 前级电路的电压放大倍数由下式计算 ： 0021 0022 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。 。
10、0023 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。 0024 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。 0025 在后级电路中， 仪表放大器A3将双端信号转化成单。
11、端信号， 因此A3的共模抑制比 几乎决定了心电信号前置放大电路整体的共模抑制比。由于有运算放大器 A4 等元件组成 的负反馈回路抑制了仪表放大器 A3 对直流信号的放大， A3 的差模电压放大倍数就可以设 定在 100 以上， 充分利用了仪表放大器性能。 0026 在后级电路中， 运算放大器A4， 电阻R、 R11、 R12、 R7、 R9， 电容C等组成负反馈回路， 说 明 书 CN 203000929 U 4 3/3 页 5 运算放大器 A4 的反相输入端通过电阻 R 从由 R11、 R12 组成的分压器上取得 A3 的输出信 号， 由于电容 C 对信号中的直流分量相当于开路， 因此 A4。
12、 对信号中的直流分量有非常大的 放大倍数， 通过 A4 输出的反相调节， 将使 A3 输出信号中的直流分量一直保持近似零伏特， 达到了使 A3 对直流信号放大倍数为零的要求。而电容 C 对信号中的频率较高的交流分量 相当于短路， A4 输出的频率较高的交流分量为零， 因此不影响 A3 对频率较高的交流信号的 放大。 0027 电阻 R6、 R7 的取值必须严格相等， 电阻 R8、 R9 的取值也必须严格相等， 电阻 R10 与 R 的取值相等。A4 选取具有极高输入阻抗有场效应管输入级的、 有失调调零的、 温度稳定性 好的运算放大器， A5 选取与 A4 同型号特性尽量一致的运算放大器。这样选。
13、取是尽量保证 前级输出的双极性信号到达 A3 时仍然是平衡的， 进而使心电信号前置放大电路整体有高 的共模抑制比。 0028 本实用新型电路的一些计算公式 ： 0029 （1） 低频截止频率 0030 0031 其中是仪表放大器 A3 的差模电压放大倍数。 0032 （2） 共模抑制比 0033 在 A1、 A2 特性相近的条件下， 可用下式估算 ： 0034 0035 其中是仪表放大器 A3 的共模抑制比。 0036 （3） 最大允许输入直流电压 （极化电压） 0037 0038 其中是运算放大器 A4 的最大输出摆幅。 0039 通过上述的说明内容， 相关工作人员完全可以在不偏离本项实用新型技术思想的 范围内， 进行多样的变更以及修改。 本实用新型的未尽事宜， 属于本领域技术人员的公知常 识。 说 明 书 CN 203000929 U 5 1/1 页 6 图 1 图 2 说 明 书 附 图 CN 203000929 U 6 。