基于肌音信号的仿生手信号采集系统设计
3．3 放大电路设计分析
由于人体肌音信号的特点，加上背景噪声较强，采集信号时电极与皮肤间的阻抗大且变化范围也较大，这就对放大电路提出了较高的要求，即要求放大电路应满足：高输入阻抗；高共模抑制比；低噪声、低漂移、非线性度小；合适的频带和动态范围。为此，选用Analog公司的仪用放大器AD620作为前置放大。AD620的核心是三运放大电路，其内部结构如图2所示。该放大器有较高的共模抑制比(CMRR)，温度稳定性好，放大频带宽，噪声系数小，且具有调节方便的特点，是生物医学信号放大的理想选择。AD620只用一个外部电阻就能设置放大倍数为1～1 000，而且它是低价格、低功耗、高精度的仪表放大器。AD620能确保高增益精密放大所需的低失调电压、低失调电压漂移和低噪声等性能指标，故可用于精确的数据采集系统，作为各种微弱信号的前置调理器。图3为AD620的脚位图。本文引用地址：//m.amcfsurvey.com/article/162978.htm
3．4 低通滤波电路
滤波是指让被测信号中的有效成分通过而将其中不需要的成分抑制或者衰减掉的一种过程。根据肌音信号低频的特性，该系统需要设计一个低通滤波器，3 dB频率是100 Hz，在200 Hz的衰减大于25 dB。
(1)低通无源滤波器
最简单的低通滤波器是由电阻和电容组成的无源RC滤波器，如图4所示。频率越低，容抗就越大，输出电压就越大，因此电路具有“低通”特性。电路的传递函数为：
式中：
为截止频率。
幅频特性为：
RC低通无源滤波器的主要缺点是带负载能力差。若在输出端并接一个负载电阻，除了使滤波电路的电压放大倍数降低外，还会影响截止频率的值。基于以上原因，最终未采用无源滤波电路，而使用了有源滤波器。
(2)低通有源滤波器
二阶有源滤波器通过使用1个运放、1～3个电阻和1～2个电容来实现。有源滤波器可以在两级间实现隔离，主要是利用运放高阻抗输入和低阻抗输出的特性。
滤波器方案如下：
方案一：2阶滤波器，电路参数：R1=R2=22 kΩ，C1=2C2=0.033μF，
，
，如图5所示。
方案二：巴特沃兹滤波器，截止频率为100 Hz，如图6所示。图7为理论幅频特性曲线。
滤波器测试结果：
测试滤波器的方法：用信号发生器产生不同频率的正弦波信号，通过滤波器，然后观察不同频率下滤波器对信号幅值的衰减情况，第一种方案的结果不尽人意，衰减并不明显。第二种方案衰减较为明显，如图8依次为30 Hz(有效信号部分)，100 Hz(信号截止频率)，200 Hz(频率较高的干扰信号)。30 Hz时，信号幅值没有衰减；100 Hz时，信号幅值衰减明显；到200 Hz时，信号幅值已基本全部衰减。基于以上的实验结果，最终滤波电路采用了第二种方案。
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