简易心电图仪的设计
1 系统设计
1．1 心电信号放大部分
心电信号大约为50μV～4 mV，须进行放大才能在示波器上观察。心电图(ECG)仪的前置放大在整机中处于非常重要的地位，决定了整机的主要技术指标，要求噪声低、共模抑制比尽量可能高。
采用低噪声、低功耗，有良好的共模输入抑制能力的仪表放大器INA2331。INA2331可单电源工作，也可以双电源工作，可用两个外部电阻灵活地设定增益，达到电压放大倍数200，500，1 000的指标要求，简化了电路的设计，达到较好的效果。
1．2 滤波器部分
由于心电信号易受噪声的干扰，且主要能量成分集中在0．05～1 00 Hz 频带内，所以本系统用滤波的方法对心电信号做进一步的降噪处理，抑制外界干扰，从而得到较为平滑的ECG波形。为了提高滤波的效果，采用两级滤波。因为经过放大的心电信号，主要存在肌电等干扰信号，将其送到由0．05 Hz高通滤波器和500 Hz／100Hz低通滤波器组成带通网络，滤除有效频带以外的信号。
1．3 控制器部分
采用TI公司的MSP430F2274作为系统控制器。MSP430系列的单片机是具有低功耗的16位处理功能的微控制器。MSP430F2274内部设有10位的ADC，可方便地实现心电信号的采集、处理、存储。可简化整个硬件电路和提高系统的性价比。
1．4 系统组成
系统的总体设计框图如图1所示，整个系统可分为心电信号采集部分和信号处理部分。信号处理部分以MSP430F2274为处理器，扩展了液晶显示、按键。
2 系统硬件设计
2．1 前置放大电路
图2为心电信号放大电路，仪表放大器INA2331增益G与外接电阻的R1，R2的计算公式为：
设计要求电压放大倍数(三档)：200，500，1 000，因此只需改变外接电阻的大小就能实现放大倍数的选择。此外还采用OP07组成的右腿驱动电路来提高前置放大的共模抑制比。
2．2 中间级放大电路
中间级放大电路采用的也是仪表放大器INA2331，电路如图3所示。
2．3 低通滤波电路
采用MAX291CPA，通过改变电容值实现了500 Hz／100 Hz滤波器电路，各元件参数值如图4所示。通过测试输入信号的频率达到100 Hz时，此时衰减为3 dB。
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