一种心电信号采集电路的设计
1．3 主放大电路设计
原始心电信号的幅度约为0．1～3mV，前置级和滤波电路放大倍数为8．86，而系统采用ADC的刻度范围为0～3．3 V，为了提高采集精度，设计了主放大电路对信号进一步放大。主放大电路的放大倍数设定为100倍，此时系统总放大倍数为886，得到的心电信号幅度约为0．08～2．7 V，使其在单片机内部ADC模块的采集范围内。该电路采用低偏置电压，低漂移的集成运放OP07来承担。如图5所示，100倍的增益由反向输入端的R1和R2的电阻决定，同相输入端采用R3=100 kΩ电阻以平衡两端电压并增大共模抑制比。本文引用地址：//m.amcfsurvey.com/article/201809/388660.htm
在同相输入端输入1 Hz，Vpp为100 mV的正弦波，测试经过运算放大器放大后在输出端测到的信号Vpp约为10．3 V，后级放大电路的实际放大倍数约为103倍，测试值与理论值的误差是由芯片本身的特性以及电阻R1和R2的失配引起的。
1．4 50 Hz陷波器设计
工频干扰主要是由人体和测量系统耦合周围环境中50 Hz工频及其谐波成分而引入的，是心电信号的主要干扰之一，对心电波形的影响较大。虽然前置放大电路对共模干扰具有较强的抑制作用，并且在输入电路中采用了右腿驱动电路以抑制工频干扰，但仍有部分工频干扰是以差模信号方式进入电路。另外，由于输入回路和电极不稳定等因素，初级电路输出的心电信号仍存在较强的工频干扰，所以有必要进行陷波处理。设计电路如图6所示。
对该电路进行软件仿真，结果如图7所示，从频域表可以看出50 Hz左右地方衰减明显。实际测试时，采用频率50 Hz，Vpp为1 V的正弦信号输入，经过陷波器之后，原本Vpp为1 V的信号，衰减至0．1 V，陷波效果明显。
1．5 右腿驱动电路
为了提高共模抑制比，取初级放大的共模信号，通过运放反向之后经过右腿加回体表，可以有效抑制测量过程中引入的干扰。实践证明，采用右腿驱动能够使50 Hz共模干扰降低到1％以下，而且对于50 Hz干扰的抑制并不以损失心电图的频率成份代价，效果较好。右腿驱动电路如图8所示。
2 实验测试结果
按照标准I导联方式对心电信号进行采样，经过放大和滤波电路并进行后级低通滤波，得到的心电信号波形清晰，最终测试结果如图9所示。
3 结论
本文详细分析心电信号的基本特征，设计了一种心电信号采集电路的设计方法。该电路结构简单，硬件体积小，成本低，可广泛应用于便携式心电监护仪的心电信号采集。
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