專利名稱：用于監(jiān)測體表心電信號的電路的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實用新型涉及半導體器件放大電路及RC濾波器，特別涉及在將微弱信號進行高精度放大的同時抑制干擾噪聲的裝置，尤其涉及用于監(jiān)測體表心電信號的電路構(gòu)成方法和裝置。
背景技術(shù)：
現(xiàn)有技術(shù)的狀況體表心電信號的測量方法都是采用貼在體表特定位置的AgCl電極獲取微弱的心電信號，并通過心電導聯(lián)線將上述微弱的心電信號送入電子放大器進行放大，得到伏特級的心電信號，通過A/D轉(zhuǎn)換得到數(shù)字心電信號，可以進一步進行心電信號的特征識別和參數(shù)計算。由于體表的心電信號是人體心臟的心肌節(jié)律性電生理信號在體表的分解，信號十分微弱，同時還受到工頻的干擾，因此，獲得干凈、有效的心電信號是心電信號檢測的關(guān)鍵技術(shù)。目前大多數(shù)用于心電監(jiān)護的電子電路是采用專用儀表放大器，后級采用頻帶可調(diào)的高通濾波器，增益可調(diào)的信號放大器，頻帶可調(diào)的低通濾波器以及電路平移等電路組件來共同完成對心電信號的放大，電路結(jié)構(gòu)復雜，增益設置、通頻帶設置一致性差。

發(fā)明內(nèi)容
本實用新型所要解決的技術(shù)問題是為了避免現(xiàn)有技術(shù)的不足之處而提出一種用于監(jiān)測體表心電信號的電路。該電路裝置包括前級阻抗匹配電路，導聯(lián)脫落識別電路、主放大電路，驅(qū)動電路、高通濾波電路、電壓放大與電平預置電路，低通濾波等幾部分構(gòu)成一個模塊化的心電監(jiān)測結(jié)構(gòu)，主要完成信號輸入端的阻抗匹配、導聯(lián)脫落自動識別、右腿驅(qū)動、高、低通濾波、固定增益的心電信號的放大與電平預置等功能。
本實用新型可以通過以下的技術(shù)方案來實現(xiàn)設計加工一種用于監(jiān)測體表心電信號的電路，包括前級阻抗匹配電路、導聯(lián)脫落識別電路、主放大電路、驅(qū)動電路、電壓放大電路和低通濾波電路；所述前級阻抗匹配電路包括右手導聯(lián)通道、左手導聯(lián)通道、左腳導聯(lián)通道、胸導聯(lián)通道和右腿導聯(lián)通道；該電路各通道的輸入接各自的導聯(lián)，各通道中的運算放大器都接成電壓跟隨器形式，各電壓跟隨器的輸出都接入所述導聯(lián)脫落識別電路的輸入端；所述前級阻抗匹配電路中右手導聯(lián)通道、左手導聯(lián)通道和左腳導聯(lián)通道電壓跟隨器的輸出通過電阻接在一起，然后接入驅(qū)動電路的輸入端，所述驅(qū)動電路中右腿驅(qū)動通道的輸出接右腿驅(qū)動導聯(lián)，屏蔽層驅(qū)動通道的輸出接導聯(lián)屏蔽層；所述導聯(lián)脫落識別電路的輸出端是全電路的一個輸出端，輸出接到微處理器，平時該輸出端為低電平，在任一導聯(lián)脫落時，該輸出端變?yōu)楦唠娖?；所述主放大電路中的運算放大器接為儀表放大電路形式，其同相和反向輸入端分別接入前級阻抗匹配電路中右手導聯(lián)通道、左手導聯(lián)通道、左腳導聯(lián)通道和胸導聯(lián)通道各電壓跟隨器輸出中的不同兩路；所述主放大電路的輸出端接入所述電壓放大電路的輸入端，該電路的輸出接低通濾波電路，所述低通濾波電路的輸出是全電路的三個輸出端，輸出接到A/D轉(zhuǎn)換器。
所述前級阻抗匹配電路與右手導聯(lián)、左手導聯(lián)、左腳導聯(lián)、胸導聯(lián)和右腿導聯(lián)之間接有前級低通濾波電路，該電路中各通道都由一階RC低通濾波器構(gòu)成。
所述主放大電路與電壓放大電路之間接有高通濾波電路，該電路中各通道都由一階RC高通濾波器構(gòu)成。
所述電壓放大電路包括三只運算放大器，各運算放大器的一個輸入端除了接反饋電阻外，各自還通過電阻接電平預置電路的輸出端；所述電平預置電路的輸出電平穩(wěn)定在+2.5V。
所述前級阻抗匹配電路包括5只運算放大器，各運算放大器都接成電壓跟隨器形式，在各自的同相輸入端與負電源之間都接一電阻。
所述驅(qū)動電路包括兩只運算放大器，一只運算放大器的同相輸入端和另一運算放大器的反相輸入端接3只電阻的連接點；一運算放大器的輸出接右腿導聯(lián)，一運算放大器的輸出接導聯(lián)屏蔽層。
所述導聯(lián)脫落識別電路包括邏輯電路芯片、運算放大器和電壓比較器，電壓比較器的同相輸入端接在由電阻構(gòu)成的分壓點上，邏輯電路芯片接成電壓跟隨器形式，其輸入接邏輯電路芯片的輸出端，邏輯電路芯片的輸出接電壓比較器的反相輸入端，電壓比較器的輸出經(jīng)電阻電容構(gòu)成的二階低通濾波器后作為導聯(lián)脫落識別信號輸出。
所述前級阻抗匹配電路、導聯(lián)脫落識別電路、主放大電路、驅(qū)動電路、電壓放大電路均由正直流電源、負直流電源和正負直流電源公共地接入為全電路供電。
與現(xiàn)有技術(shù)相比較，本實用新型避免了濾波通帶和增益設置的一致性誤差，減小了模塊間的差異性，有效克服了工頻的干擾，干凈準確可靠地獲得了心電信號數(shù)據(jù)。


圖1是本實用新型用于監(jiān)測體表心電信號的電路的電原理圖；圖2是本實用新型所述電路的構(gòu)成框圖。
具體實施方式
以下結(jié)合附圖所示的最佳實施例對本實用新型做進一步詳盡的描述如圖1、2所示，設計加工一種用于監(jiān)測體表心電信號的電路，包括前級阻抗匹配電路20、導聯(lián)脫落識別電路90、主放大電路40、驅(qū)動電路30、電壓放大電路60和低通濾波電路80；所述前級阻抗匹配電路20包括右手導聯(lián)RA通道、左手導聯(lián)LA通道、左腳導聯(lián)LL通道、胸導聯(lián)VX通道和右腿導聯(lián)RL通道；該電路20各通道的輸入接各自的導聯(lián)，各通道中的運算放大器都接成電壓跟隨器形式，各電壓跟隨器的輸出都接入所述導聯(lián)脫落識別電路90的輸入端；所述前級阻抗匹配電路20中右手導聯(lián)RA通道、左手導聯(lián)LA通道和左腳導聯(lián)LL通道電壓跟隨器的輸出通過電阻接在一起，然后接入驅(qū)動電路30的輸入端，所述驅(qū)動電路30中右腿驅(qū)動通道的輸出接右腿驅(qū)動導聯(lián)RL，屏蔽層驅(qū)動通道的輸出接導聯(lián)屏蔽層SHIELD；所述導聯(lián)脫落識別電路90的輸出端LeadsOut是全電路的一個輸出端，輸出接到微處理器，平時該輸出端為低電平，在任一導聯(lián)脫落時，該輸出端變?yōu)楦唠娖?；所述主放大電?0中的運算放大器接為儀表放大電路形式，其同相和反向輸入端分別接入前級阻抗匹配電路20中右手導聯(lián)RA通道、左手導聯(lián)LA通道、左腳導聯(lián)LL通道和胸導聯(lián)VX通道各電壓跟隨器輸出中的不同兩路；所述主放大電路40的輸出端接入所述電壓放大電路60的輸入端，該電路60的輸出接低通濾波電路80，所述低通濾波電路80的輸出Vout0、Vout1和Vout2是全電路的三個輸出端，輸出接到A/D轉(zhuǎn)換器。
所述前級阻抗匹配電路20與右手導聯(lián)RA、左手導聯(lián)LA、左腳導聯(lián)LL、胸導聯(lián)VX和右腿導聯(lián)RL之間接有前級低通濾波電路10，該電路10中各通道都由一階RC低通濾波器構(gòu)成。
所述主放大電路40與電壓放大電路60之間接有高通濾波電路50，該電路50中各通道都由一階RC高通濾波器構(gòu)成。
所述電壓放大電路60包括運算放大器U1B、U2B和U3B，各運算放大器的一個輸入端除了接反饋電阻R6、R16和R26外，還通過電阻R5、R15和R25接電平預置電路70的輸出端；所述電平預置電路70的輸出電平穩(wěn)定在+2.5V。
所述前級阻抗匹配電路20包括運算放大器U1A、U2A、U3A、U4A和U61B，各運算放大器都接成電壓跟隨器形式，在各自的同相輸入端與負電源VEE之間都接一電阻R2、R12、R22、R32和R42。
所述驅(qū)動電路30包括運算放大器U5A和U5B，運算放大器U5A的同相輸入端和運算放大器U5B的反相輸入端接電阻R51、R52和R53的連接點；運算放大器U5B的輸出接右腿導聯(lián)RL，運算放大器U5A的輸出接導聯(lián)屏蔽層SHIELD。
所述導聯(lián)脫落識別電路90包括邏輯電路芯片U50、運算放大器U61A和電壓比較器U71A，電壓比較器U71A的同相輸入端接在由電阻R61和R62構(gòu)成的分壓點上，邏輯電路芯片U50接成電壓跟隨器形式，其輸入接邏輯電路芯片U50的輸出端，邏輯電路芯片U50的輸出接電壓比較器U71A的反相輸入端，電壓比較器U71A的輸出經(jīng)R63、R64、C61、C62構(gòu)成的二階低通濾波器后作為導聯(lián)脫落識別信號LeadsOUT輸出。
所述前級阻抗匹配電路20、導聯(lián)脫落識別電路90、主放大電路40、驅(qū)動電路30、電壓放大電路60均由正直流電源VCC、負直流電源VEE和正負直流電源公共地GND接入為全電路供電。
本實用新型的工作原理及特點是這樣的由于體表心電信號十分微弱，心電信號導聯(lián)與人體接觸電阻及心電信號源具有較大的內(nèi)阻，為了有效地獲取心電信號，需要設置前級阻抗匹配電路20，本實用新型最佳實施例在匹配電路20中采用了具有JET輸入的運算放大器，連接成電壓跟隨電路形式，提高心電檢測電路的輸入阻抗，可以最大限度的獲取心電信號。
在前級阻抗匹配電路20中各運放的同相端通過一個大阻值的電阻施加一個5V的負向直流電壓，并在這個運放的輸出端連接一個電壓比較器的同相端，而這個比較器的反相端接一個參考電壓，導聯(lián)正常使用時，上述的5V電壓由于人體電阻分壓得到很小的電壓到運放的輸入端，也就是加在上述電壓比較器的同相端，這時這個比較器反相端的電位高，輸出為低電平；當某個導聯(lián)脫落時，導聯(lián)懸空則人體電阻增大到接近無窮大，這時這個5V的就輸入到比較器的同相端，使得同相端的電位高于反相端，則比較器的輸出為高電平。
由于人體體表存在較大的靜態(tài)極化電壓，可能會高達+/-300mV，不隔離會產(chǎn)生后繼的放大電路輸出飽和的現(xiàn)象，需要通過高通濾波電路隔去這個極化電壓，確保后續(xù)的放大電路的正常工作，這里設置一級RC高通濾波電路50，根據(jù)心電信號標準要求這個高通濾波電路的低限頻率為0.05Hz(3dB帶寬)。
由于心電信號的高頻分量極少，而且絕大部分都集中在40Hz以下，根據(jù)診斷心電信號的標準以及后繼數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換頻率的限制，設置低通濾波電路80，這里是采用一級RC低通濾波，這個低通濾波的截止頻率設置為120Hz。
實踐證明，本實用新型用于監(jiān)測體表心電信號的電路構(gòu)成方法和裝置避免了濾波通帶和增益設置的一致性誤差，減小了模塊間的差異性，有效克服了工頻的干擾，干凈準確可靠地獲得了心電信號數(shù)據(jù)。
權(quán)利要求1.一種用于監(jiān)測體表心電信號的電路，其特征在于包括前級阻抗匹配電路(20)、導聯(lián)脫落識別電路(90)、主放大電路(40)、驅(qū)動電路(30)、電壓放大電路(60)和低通濾波電路(80)；所述前級阻抗匹配電路(20)包括右手導聯(lián)RA通道、左手導聯(lián)LA通道、左腳導聯(lián)LL道、胸導聯(lián)VX通道和右腿導聯(lián)RL通道；該電路(20)各通道的輸入接各自的導聯(lián)，各通道中的運算放大器都接成電壓跟隨器形式，各電壓跟隨器的輸出都接入所述導聯(lián)脫落識別電路(90)的輸入端；所述前級阻抗匹配電路(20)中右手導聯(lián)RA通道、左手導聯(lián)LA通道和左腳導聯(lián)LL通道電壓跟隨器的輸出通過電阻接在一起，然后接入驅(qū)動電路(30)的輸入端，所述驅(qū)動電路(30)中右腿驅(qū)動通道的輸出接右腿驅(qū)動導聯(lián)RL，屏蔽層驅(qū)動通道的輸出接導聯(lián)屏蔽層SHIELD；所述導聯(lián)脫落識別電路(90)的輸出端LeadsOut是全電路的一個輸出端，輸出接到微處理器，平時該輸出端為低電平，在任一導聯(lián)脫落時，該輸出端變?yōu)楦唠娖?；所述主放大電?40)中的運算放大器接為儀表放大電路形式，其同相和反向輸入端分別接入前級阻抗匹配電路(20)中右手導聯(lián)RA通道、左手導聯(lián)LA通道、左腳導聯(lián)LL通道和胸導聯(lián)VX通道各電壓跟隨器輸出中的不同兩路；所述主放大電路(40)的輸出端接入所述電壓放大電路(60)的輸入端，該電路(60)的輸出接低通濾波電路(80)，所述低通濾波電路(80)的輸出Vout0、Vout1和Vout2是全電路的三個輸出端，輸出接到A/D轉(zhuǎn)換器。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述用于監(jiān)測體表心電信號的電路，其特征在于所述前級阻抗匹配電路(20)與右手導聯(lián)RA、左手導聯(lián)LA、左腳導聯(lián)LL、胸導聯(lián)VX和右腿導聯(lián)RL之間接有前級低通濾波電路(10)，該電路(10)中各通道都由一階RC低通濾波器構(gòu)成。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述用于監(jiān)測體表心電信號的電路，其特征在于所述主放大電路(40)與電壓放大電路(60)之間接有高通濾波電路(50)，該電路(50)中各通道都由一階RC高通濾波器構(gòu)成。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述用于監(jiān)測體表心電信號的電路，其特征在于所述電壓放大電路(60)包括運算放大器U1B、U2B和U3B為，各運算放大器的一個輸入端除了接反饋電阻R6、R16和R26外，還通過電阻R5、R15和R25接電平預置電路(70)的輸出端；所述電平預置電路(70)的輸出電平穩(wěn)定在+2.5V。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述用于監(jiān)測體表心電信號的電路，其特征在于所述前級阻抗匹配電路(20)包括運算放大器U1A、U2A、U3A、U4A和U61B，各運算放大器都接成電壓跟隨器形式，在各自的同相輸入端與負電源VEE之間都接一電阻R2、R12、R22、R32和R42。
6.根據(jù)權(quán)利要1所述用于監(jiān)測體表心電信號的電路，其特征在于所述驅(qū)動電路(30)包括運算放大器U5A和U5B，運算放大器U5A的同相輸入端和運算放大器U5B的反相輸入端接電阻R51、R52和R53的連接點；運算放大器U5B的輸出接右腿導聯(lián)RL，運算放大器U5A的輸出接導聯(lián)屏蔽層SHIELD。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述用于監(jiān)測體表心電信號的電路，其特征在于所述導聯(lián)脫落識別電路(90)包括邏輯電路芯片U50、運算放大器U61A和電壓比較器U71A，電壓比較器U71A的同相輸入端接在由電阻R61和R62構(gòu)成的分壓點上，邏輯電路芯片U50接成電壓跟隨器形式，其輸入接邏輯電路芯片U50的輸出端，邏輯電路芯片U50的輸出接電壓比較器U71A的反相輸入端，電壓比較器U71A的輸出經(jīng)R63、R64、C61、C62構(gòu)成的二階低通濾波器后作為導聯(lián)脫落識別信號LeadsOUT輸出。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述用于監(jiān)測體表心電信號的電路，其特征在于所述前級阻抗匹配電路(20)、導聯(lián)脫落識別電路(90)、主放大電路(40)、驅(qū)動電路(30)、電壓放大電路(60)均由正直流電源VCC、負直流電源VEE和正負直流電源公共地GND接入為全電路供電。
專利摘要一種用于監(jiān)測體表心電信號的電路，包括前級阻抗匹配電路(20)、導聯(lián)脫落識別電路(90)、主放大電路(40)、驅(qū)動電路(30)、電壓放大電路(60)和低通濾波電路(80)；所述導聯(lián)脫落識別電路(90)的輸出端LeadsOut是全電路的一個輸出端，輸出接到微處理器；主放大電路(40)的輸出端接入電壓放大電路(60)的輸入，該電路(60)的輸出接低通濾波電路(80)，電路(80)的輸出Vout0、Vout1和Vout2是全電路的另三個輸出端，輸出接A/D轉(zhuǎn)換器；本實用新型避免了濾波通帶和增益設置的一致性誤差，減小了模塊間的差異性，有效克服了工頻的干擾，干凈準確可靠地獲得了心電信號數(shù)據(jù)。
文檔編號A61B5/0402GK2664593SQ200320117538
公開日2004年12月22日 申請日期2003年10月27日 優(yōu)先權(quán)日2003年10月27日
發(fā)明者葉繼倫, 李玲華, 伍曉宇, 周賽新, 范榮 申請人:深圳邁瑞生物醫(yī)療電子股份有限公司