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50 Hz双T陷波器设计 - 采用STM32的心电采集系统电路设计

接线图 2023年02月01日 21:10 402 admin

  50 Hz双T陷波器设计

  工频是心电信号中最主要也最常见的干扰源,虽然前面的右腿驱动电路对其有一定的抑制作用,但是仍有较大部分进入了后面的电路,因此有必要设计截止频率为50 Hz的带阻电路来进一步滤除干扰,带阻电路也称陷波器,顾名思义,带阻电路就是使某特定频率范围内的信号大幅衰减,而对该频率范围外的信号几乎不产生影 响。双T陷波电路是典型的带阻电路,在双T网络中,两个T型网络的参数是对称的,如图5所示的50 Hz双T陷波电路中,R13=R14=2R16=R=32 kΩ,C20=2C19=2C18=C=200 nF,本质上是由两个T型高通滤波器和低通滤波器并联组成,图5所示电路的截止频率f0=1/2πRC≈50 Hz。

  50 Hz双T陷波器设计 - 采用STM32的心电采集系统电路设计  第1张

  图5 50Hz 带阻滤波器

  主放大以及电平抬升电路设计

  心电信号的幅度约为0~4 mV,STM32 AD转换的输入电平要求为3.3 V,因此,为了单片机能够处理采集到心电信号,需将采集到的模拟信号放大800~1 000倍。前置放大电路已放大了10倍,理论上主放大电路约放大100倍即可。为确保信号不失真,一般单级放大不超过10倍,因此,可采取两级放大的方式 来达到放大100倍的效果,U9固定放大10倍,U11的反馈电阻采用可调电阻,这样就可以通过变阻器的调节达到放大100的效果。此外,因为STM32 单片机的A/D采集不能采集负电平,因此这里设计了如U7所示的电平抬升电路把心电信号提到0电平以上,方便单片机采集。

  50 Hz双T陷波器设计 - 采用STM32的心电采集系统电路设计  第2张

  图6 主放大以及电平抬升电路电路

  本设计实现的是以STM32为控制核心,以AD620,OP07为模拟信号采集端的小型心电采集仪,该设计所测心电波形基本正常,噪声干扰得到有效抑制,电路性能稳定,基本满足家居监护以及病理分析的要求,整个系统设计简单,成本低廉,具有一定的价值。

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标签: 信号采集 放大电路 MCU

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