利用 SPICE 分析理解心电图前端中的右腿驱动

心电图 (ECG) 学是一门将心脏离子去极(ionic depolarization) 后转换为分析用可测量电信号的科学。模拟电子接口到电极/患者设计中最为常见的难题之一便是优化右腿驱动 (RLD) ，其目的是实现较高的共模性能和稳定性。利用 SPICE 分析，可大大简化这一设计过程。

在 ECG 前端中，RLD 放大器具有 Vref 的共模电极偏置，并反馈经过反相处理的共模噪声信号 (enoise_cm)，以降低测量放大器增益级输入端总噪声。图 1 中，源 ECGp 和 ECGn 被分离开，目的是表明 RLD 放大器如何为一部分 ECG信 号提供共模参考点，而这一部分 ECG 信号可在测量放大器 (INA) 的正负输入端看到。左臂、右臂和右腿的并联 RC 组合，代表了集总无源电极连接阻抗（本文后面部分以 52k 和 47nf 表示）。假设 enoise 以寄生方式耦合至输入，则 enoise_cm 的反馈会降低每个输入端的总噪声信号，并使用外部方法过滤剩余噪声，或者利用测量放大器的共模抑制比 (CMRR) 来对其进行抑制。

图 1 LEAD I 和 RLD 简易连接

在图 2、3 和 4 中，我们可以看到共模抑制变化情况，表明共模测试电路具有不同的RLD 放大器增益。这些图表明，无反馈电阻器（即增益无限）时达到最佳低频 CMRR；但是，在现实世界中，对于那些要求在某条输入放大器引线被拔掉后 RLD 放大器仍能线性运行的应用来说，去除 DC 通路和/或将 RF 设置为某个高值或许并不实际。

图 2 CMRR 与 RLD 增益的关系

RF =100M
RF =10M
RF =1M
RF =100k
RF =10k

图 3 CMRR 图与频率和 RLD 增益 (RF) 的关系