stm32 心电图设计方案

### STM32 心电图设计方案 #### 心电信号放大器设计要求 1. **输入阻抗**：要求输入阻抗不低于10MΩ，这样可以最大限度地减少信号源的负载效应，确保心电信号的完整性。 2. **共模抑制比**：至少达到80dB，以有效抑制环境中的电磁干扰，尤其是电网噪声。 3. **电压放大倍数**：设计放大器的电压增益为1000倍，以便将微弱的心电信号放大至可处理的幅度。 4. **频带宽度**：设定在0.5Hz~100Hz之间，这一频带涵盖了大多数心电信号的有效频率成分。 5. **放大器等效输入噪声**：要求小于等于200μV，包括50Hz的交流干扰噪声，以确保信号质量。 #### 心电信号特点及检测 心电信号是一种微弱的低频信号，其幅值约为20μV~5mV，频带宽度为0.05Hz~100Hz。心电信号来源于心脏跳动过程中所产生的生物电活动，其信号源内阻很高，并且伴随着强烈的背景噪声和干扰。为了准确地检测到这些信号，通常会使用专门的生物电测量电极，将信号引导至放大器输入端进行处理。 #### 心电信号放大器设计要求及组成 根据心电信号的特点，放大器需要具备以下特性： - 高输入阻抗：以减少信号源的负载效应。 - 高增益：放大微弱信号。 - 高共模抑制比：抑制共模干扰。 - 低噪声：减少信号失真。 - 低漂移：保持信号稳定性。 - 合适的通频带宽度：确保信号不失真。 - 较大的动态范围：处理不同幅度的信号。 典型的心电信号放大器由多个组件组成，包括前置放大器、高通滤波器、低通滤波器、50Hz陷波器和电压放大器等。 #### 主要单元电路设计 ##### 心电信号前置级放大电路 - **仪表放大器**：选择集成仪表放大器AD620作为前置放大器的核心部件。AD620具有高输入阻抗、低噪声、低漂移等特性，非常适合用于心电信号放大。其电压增益可以通过调节1脚和8脚之间的外接电阻来调整，公式为：G = 1 + (49.4kΩ / Rg)。本设计中选择电压增益为10倍。 - **自举屏蔽驱动电路**：设计用于消除强共模信号通过屏蔽层电容对放大器输出的影响，确保信号质量。 - **右腿驱动电路**：通过降低空间电场在人体上产生的干扰，进一步提高系统的共模抑制比和抗干扰能力。 ##### 滤波器电路 1. **高通滤波器**：采用压控电压源二阶滤波器，用于滤除低于0.05Hz的噪声信号，保护心电信号不受低频噪声的干扰。 2. **低通滤波器**：设计用于滤除高于100Hz的高频噪声，保护心电信号不受高频噪声的影响。 3. **50Hz工频信号陷波器**：用于消除50Hz的电网噪声，确保心电信号的质量。 通过以上设计，我们可以构建一个高效、稳定的心电图信号采集系统，为医疗健康领域的应用提供可靠的数据支持。