一種低噪聲便攜式的心電監測儀設計

　　2.6 心電信號的濾波

　　BT3受到各種噪聲的干擾，噪聲來(lái)源通常有下面幾種：工頻干擾、電極接觸噪聲、人為運動(dòng)肌電干擾(EMG)、基線(xiàn)漂移等。其中50 Hz的工頻干擾最為嚴重，也是最難消除的。其他的各種噪聲通過(guò)高截低通、高通低截濾波方法可以很好地消除。

　　從心電電極得到的心電信號先要經(jīng)過(guò)前置放大電路，被處理后的信號具有低噪聲、低漂移、低共模抑制比等性能。這時(shí)候的心電信號主要受到工頻、肌電等信號的干擾。心電信號需經(jīng)過(guò)兩次陷波和兩次濾波以實(shí)現消噪的目的，兩次陷波分別濾掉50 Hz的工頻信號和100 Hz的倍頻諧波信號，兩個(gè)濾波器分別是0.05 Hz高通濾波器和100 Hz的低通濾波器。這樣可得到較為光滑的波形。

　　2.6.1 陷波電路

　　陷波器的電路如圖3所示，該電路是帶雙T網(wǎng)絡(luò )的有源濾波器，其傳遞函數：

　　與以往雙T型陷波器不同的是，該電路引入放大器A2形成正反饋，以減小阻帶寬度，使得阻帶中心頻率附近兩邊的幅值增大。品質(zhì)因數Q可以通過(guò)變阻器Rw來(lái)調節。R和C的值可由中心頻率f0確定。

　　當f0=50 Hz時(shí)，C和R分別取O.068μF和47 kΩ;f0=100 Hz時(shí)，C和R分別取O.068μF和24 kΩ。

　　圖4為式(1)傳遞函數的Filterlab 2.0的仿真結果。由此可以看出陷波電路設計符合要求。

　　2.6.2 帶通濾波電路

　　帶通濾波器電路如圖5所示，采用的是帶反饋的有源濾波器。該電路前半部分是0.05 Hz的高通濾波器，后半部分為100 Hz的低通濾波器。

　　高通濾波器的傳遞函數：

　　各電阻電容值的選取，除了能夠濾波以外還具有放大作用。以上全部電路所用的放大器均是TI公司的OPA2137。

　　圖6是Matlab的濾波仿真結果，從圖中可以看出，信號在50 Hz處被很好地抑制了，濾波的效果非常理想，完全可以達到臨床實(shí)用的要求。

　　濾波器對最終信號的質(zhì)量尤為重要，由于濾波器的性能對元器件的誤差相當靈敏，因此在這一級的設計中需要選用穩定而精密的阻容原件，可串聯(lián)精密電位器以獲得較好的效果。