簡(jiǎn)易心電圖儀的設計

1 系統設計
1．1 心電信號放大部分
心電信號大約為50μV～4 mV，須進(jìn)行放大才能在示波器上觀(guān)察。心電圖(ECG)儀的前置放大在整機中處于非常重要的地位，決定了整機的主要技術(shù)指標，要求噪聲低、共模抑制比盡量可能高。
采用低噪聲、低功耗，有良好的共模輸入抑制能力的儀表放大器INA2331。INA2331可單電源工作，也可以雙電源工作，可用兩個(gè)外部電阻靈活地設定增益，達到電壓放大倍數200，500，1 000的指標要求，簡(jiǎn)化了電路的設計，達到較好的效果。
1．2 濾波器部分
由于心電信號易受噪聲的干擾，且主要能量成分集中在0．05～1 00 Hz 頻帶內，所以本系統用濾波的方法對心電信號做進(jìn)一步的降噪處理，抑制外界干擾，從而得到較為平滑的ECG波形。為了提高濾波的效果，采用兩級濾波。因為經(jīng)過(guò)放大的心電信號，主要存在肌電等干擾信號，將其送到由0．05 Hz高通濾波器和500 Hz／100Hz低通濾波器組成帶通網(wǎng)絡(luò )，濾除有效頻帶以外的信號。
1．3 控制器部分
采用TI公司的MSP430F2274作為系統控制器。MSP430系列的單片機是具有低功耗的16位處理功能的微控制器。MSP430F2274內部設有10位的ADC，可方便地實(shí)現心電信號的采集、處理、存儲?？珊?jiǎn)化整個(gè)硬件電路和提高系統的性?xún)r(jià)比。
1．4 系統組成
系統的總體設計框圖如圖1所示，整個(gè)系統可分為心電信號采集部分和信號處理部分。信號處理部分以MSP430F2274為處理器，擴展了液晶顯示、按鍵。

2 系統硬件設計
2．1 前置放大電路
圖2為心電信號放大電路，儀表放大器INA2331增益G與外接電阻的R1，R2的計算公式為：

設計要求電壓放大倍數(三檔)：200，500，1 000，因此只需改變外接電阻的大小就能實(shí)現放大倍數的選擇。此外還采用OP07組成的右腿驅動(dòng)電路來(lái)提高前置放大的共模抑制比。

2．2 中間級放大電路
中間級放大電路采用的也是儀表放大器INA2331，電路如圖3所示。

2．3 低通濾波電路
采用MAX291CPA，通過(guò)改變電容值實(shí)現了500 Hz／100 Hz濾波器電路，各元件參數值如圖4所示。通過(guò)測試輸入信號的頻率達到100 Hz時(shí)，此時(shí)衰減為3 dB。