GPRS無線心電監(jiān)護(hù)終端的電路設(shè)計—電路圖天天讀（276）

　　這是一種基于GPRS標(biāo)準(zhǔn)的新型心電圖儀系統(tǒng)。該系統(tǒng)由監(jiān)護(hù)終端（便攜式心電監(jiān)護(hù)儀）、無線網(wǎng)絡(luò)和監(jiān)護(hù)中心站三部分組成。其中無線網(wǎng)絡(luò)利用現(xiàn)代的通信網(wǎng)絡(luò)和計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)，在監(jiān)護(hù)終端提供接入裝置就行;監(jiān)護(hù)中心一般建在醫(yī)院日的監(jiān)護(hù)中心，心電監(jiān)護(hù)是該中心的一個部分;監(jiān)護(hù)終端是實(shí)現(xiàn)無線實(shí)時監(jiān)控的關(guān)鍵。

　　1、心電監(jiān)護(hù)終端硬件

　　整個心電監(jiān)護(hù)終端電路主要包括：①心電信號采集處理電路，該部分包括前置放大電路、濾波電路和后極放大電路;②心電監(jiān)護(hù)電路，QRS波提取的檢波電路、MCU和液晶顯示;③遠(yuǎn)程通信部分，包括MCU、GSM/GPRS模塊、SIM卡和射頻電路;④電源電路。心電信號由后極放大電路出來后分為兩路，一路徑帶通濾波和檢波電路進(jìn)入MCU，實(shí)現(xiàn)對心律不正常和早搏的判斷;另一路徑MCU進(jìn)入存儲器，作為完整心電信號存儲。

　　2、各功能模塊硬件設(shè)計

　　信號采集處理電路

　　信號采集處理電路包括三個部分：前置放大、多重濾波和后級放大。

圖1 總體設(shè)計框圖

　　前置放大級

　　心電前置放大要求具有非常高的輸入阻抗和共摸抑制比、低零漂、低失調(diào)、低功耗、尤其是低的1/f噪聲電壓，一般采用同相并聯(lián)差動三運(yùn)放儀表放大器，以獲得良好的綜合性能，本設(shè)計選用美國Analog Device公司的低價儀表放大器AD620，獲得了良好的電路效果。電路如下圖所示。本設(shè)計前置放大級增益設(shè)定為放大7倍。與后繼放大器組成300倍的通道增益。

圖2 前置放大電路

　　多重濾波電路

　　高通濾波電路

　　高通濾波電路為二階壓控電源型高通濾波器拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，其電路圖如下圖所示：

　　圖3 高通濾波器電路圖

　　由于心電信號微弱，需要多級放大，而多級直接耦合的直流放大器雖能滿足要求，但多級直接耦合的直流放大器容易引起基線飄移。此外，由于極化電壓存在的緣故，動態(tài)心電圖機(jī)的直流放大器更不能采用多級直接耦合。本設(shè)計中，在兩級放大器之間采用RC 耦合電路，在隔離直流信號的同時達(dá)到高通濾波的效果。我們把心電信號的下限頻率設(shè)定為0.5Hz，即確定高通濾波電路截止頻率f0 為0.5Hz，這樣可確定電阻、電容值如下。適當(dāng)選取R、C 值，在兩級之間組成0.5Hz 高通濾波器。

　　低通濾波電路為二階壓控電源型低通濾波器拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，其電路圖如下圖所示：

　　圖4 低通濾波器電路圖

　　根據(jù)傳遞函數(shù)得該電路的截止頻率與品質(zhì)因數(shù)表達(dá)式分別為：

　　后級放大電路

　　本設(shè)計心電信號采集與處理電路的信號增益由三級放大電路完成。前置放大級增益為7 倍，與后級放大電路組成增益為300 倍［7］的心電信號放大電路，當(dāng)體表心電輸入信號幅度在0.5mV~5mV 變化時，放大輸出幅度為150mV~1.5V 的心電信號，同時具有較強(qiáng)的負(fù)載驅(qū)動能力。

　　編輯點(diǎn)評：本章介紹了一種基于GPRS 無線心電監(jiān)護(hù)終端的硬件設(shè)計，這種無線心電監(jiān)護(hù)系統(tǒng)具有方便、快捷、實(shí)時、交互等特點(diǎn)，使整個設(shè)計具有體積小、重量輕、便于攜帶、整機(jī)成本低的特點(diǎn)。
電子發(fā)燒友《智能工業(yè)特刊》，更多優(yōu)質(zhì)內(nèi)容，馬上下載閱覽