脈搏信號調理電路的設計
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(2)低通濾波電路設計
脈搏信號的典型波形如圖6所示，具有近似脈沖波形的特征，為保證其不失真放大，必須充分考慮濾波器的相位特性。有三種典型的濾波器，巴特沃斯濾波器、切比雪夫濾波器和貝塞爾濾波器，其中，貝塞爾濾波器具有線(xiàn)性相移特性，最適用于脈搏信號的濾波處理。巴特沃斯濾波器和切比雪夫濾波器都會(huì )引起脈搏波形失真。本文設計采用二階貝塞爾有源低通濾波器，能獲得較好的高頻衰減特性和失真特性，可以減小輸出波形在上上升沿和下降沿出現的小幅過(guò)沖，實(shí)現對脈搏信號不失真地放大，具體電路如圖7所示。仿二階高通濾波電路可得該電路的截止頻率為
通過(guò)計算選?。篟13=60 kΩ，R14=60 kΩ，C8=C9=0．12μF本文引用地址：http://dyxdggzs.com/article/175837.htm
2．5 二級放大電路設計
脈搏信號屬于微伏級信號，即使經(jīng)過(guò)性能優(yōu)良的傳感器得到的信號也只是毫伏級。經(jīng)前級電路處理后的脈搏信號幅度小，不能滿(mǎn)足A／D轉換的需求，需要對其進(jìn)一步放大，才能與A／D轉換單元的輸入范圍匹配，從而減小量化誤差。經(jīng)分析對比，該放大電路選用的是OP2177集成芯片，它具有噪聲低、增益精度高和線(xiàn)性度好的優(yōu)勢，可滿(mǎn)足對信號進(jìn)一步放大的需求。具體電路如圖8所示。一級放大電路對信號放大11倍，本級放大200倍，本級輸出的信號基可以達到1 V左右，能夠滿(mǎn)足信號采集的要求。
3 實(shí)驗結果及分析
3．1 測試過(guò)程
硬件電路設計完成后，進(jìn)行硬件實(shí)際測試。輸入信號采用安捷倫函數發(fā)生器，該發(fā)生器具有幅值范圍寬、精度高、可靠的優(yōu)點(diǎn)，用安捷倫示波器觀(guān)察信號調理電路的輸出波形。
3．2 結果與分析
輸入信號的頻率為1．2 Hz，幅值為0．01～1 mV(模擬正常脈搏信號的頻率和幅值)，具體實(shí)驗結果見(jiàn)表2。實(shí)驗結果表明，輸出波形穩定，波動(dòng)范圍為2～20 mV，相對較小。實(shí)際測試表明，整個(gè)電路輸入阻抗可達15 MΩ，共模抑制比大于100 dB，噪聲小于0．1μV，對微弱的脈搏信號有良好的濾波、放大效果，且能滿(mǎn)足A／D轉換的要求。
4 結束語(yǔ)
脈搏信號凋理電路的性能決定了整個(gè)脈搏檢測系統的可靠性與穩定性。本文重點(diǎn)依據脈搏信號的特點(diǎn)，針對性地選擇元器件，并對所設計的硬件電路進(jìn)行測試。實(shí)驗結果表明該電路具有較好的濾波、放大性能，且滿(mǎn)足A／D轉換的要求，進(jìn)而提高了脈搏信號檢測的可靠性。
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