低电压手持心电模拟电路设计

96 科技资讯 科技资讯 SCIENCE & TECHNOLOGY INFORMATION 2010 NO.35 SCIENCE & TECHNOLOGY INFORMATION 动力与电气工程 1 信号处理电路 1 . 1 输入缓冲电路设计 输入缓冲电路选用圣邦微电子的高精 度运算放大器 SGM8591进行信号缓冲 , SGM8591具有高输入阻抗 ,低1/f噪声低失 调低温漂 ,轨到轨输入输出等优秀的性能 指标。0.8uVpp,0～10Hz的低 1/f噪声对信 号处于低频段的心电电路来讲可以极大地 降低输入级电路引入的噪声。 1 . 2 信号处理电路 图 1 输入缓冲电路设计 图 4 起搏脉冲检测电路 低电压手持心电模拟电路设计 孙良1 吴英超2 ( 1 .湖南城市学院城市建设系 湖南益阳 4 1 3 0 0 0 ; 2 .深圳圣邦微电子 广东深圳 5 1 8 0 5 7 ) 摘 要:随着人们对健康的日益重视和老龄化的深化,家用心电监测设备具有良好的发展前景,其具有使用方便成本低廉的优势。手持心 电设备的设计人员面临的关键挑战是实现产品的高性能和低功耗及低成本。本文介绍了一种±2.5V供电的手持心电模拟电路解决。 关键词:低电压 高精度 中图分类号 :TP277 文献标识码 :A 文章编号 :1672-3791(2010)12(b)-0096-02 Abstract:With the increasing emphasis on health and aging deepens,the home ECG monitoring equipment has good development prospects,and its easy to use low-cost advantage.Handheld ECG device designers face the key challenge is to achieve high performance and low power consumption of products and low cost.This paper introduces a ± 2.5V powered handheld ECG analog solutions. Key words:low voltage; precision 设定抗极化电压为 500mV,则仪放 大器电路设置增益为 4倍 ,这样最大极化 电压时也留有裕量。C4和R13组成截止频 率0.05Hz的高通滤波器 ,符合心电时间常 数的。整个电路的增益就为675倍 ,可 图 2 信号处理电路 图 3 右腿驱动 97 科技资讯 科技资讯 SCIENCE & TECHNOLOGY INFORMATION 2010 NO.35 SCIENCE & TECHNOLOGY INFORMATION动力与电气工程 图 8 参考电源设计 图 6 + 2 . 5 V 模拟电源电路设计 以根据实际需要对后级增益进行调整。整 个电路采取三级低通滤波器设计 ,截止频 率为200Hz。此电路选用圣邦微电子的高精 度运算放大器SGM8592,其低1/f噪声可以 有助于降低前置放大器的噪声水平 ,高通 滤波器之后放大电路也使用SGM8592,其 最大0.55mV的失调电压在低电源电压工 作时可以将增益设的很大而不用担心失调 电压引起的饱和 ,特别有助于提高信号动 态范围 ,降低失调误差和温漂误差从而实 现了电路的高精度。 1 . 3 右腿驱动电路设计 右腿驱动对消除工频干扰的作用十分 重要 ,在低电压低电压供电时 ,运放的输出 摆幅变小输出将更容易饱和 ,使用圣邦微 电子的轨到轨输入输出运放SGM358可以 最大化输出电压范围 ,此外其60uA的静态 工作电流有助于降低手持产品的功耗。 1 . 4 起搏脉冲检测电路设计 起搏脉冲检测电路对运放的要求不 高 ,低成本的SGM358可以为设计节约成本 和降低功耗。本设计中将起搏脉冲信号进 行带通处理后由A/D转换器进行高速采 集 ,MCU对采集到的信号进行处理和判断。 2 电源电路设计 2 . 1 多路电源的产生 两节7号电池供电时电池电压在1.8V～ 3V之间变动 ,需要对其进行升压来得到我 们需要的数字和模拟电源 ,本设计中采用 圣邦微电子的升压型DC-DC芯片SGM6600 来产生3.3V数字电源 ,设计中采用了反向设 计使一款芯片能够同时输出3.3V和 -3.3V 两路电源。 2 . 2 模拟电路电源设计 开关电源产生的电压纹波较大 ,需要 使用LDO进行进一步的稳压 ,SGM2017在 纹波抑制比在1MHz使仍能保持在40dB以 上 ,在极宽的频带内对开关纹波进行深度 抑制。其具有很低的输出噪声 ,这对于控制 电源系统引入的噪声是十分有益的 ,另外 良好的瞬态响应能力也使模拟电源具有更 好的准确性和稳定性。 2 . 3 参考电源设计 A/D参考电源对电路的信噪比影响很 大 ,所以低噪声的参考电源电路需要小心 处理 ,本设计中采用低噪声参考源TL431 来产生A/D转换器的电压参考。 3 结语 本文提出了一种低电压高精度手持心 电的模拟电路设计方案 ,没有涉及到数字 电路和A/D转换器电路 ,其中A/D转换器 可以根据各自的需要进行选择 ,可以是片 内也可以是片外 ,一般要求为大于12位 ,每 通道采样率应大于1kHz,其中起搏脉冲检 测电路采样率至少需要在6kHz以上。上述 电路具有结构简单 ,成本低 ,低噪声高精度 的特点 ,非常适合手持设备心电电路使用。 参考文献 [1] 杜鹏 ,谭秋林 ,薛晨阳 ,等 .吸收光谱型 气体红外传感器的设计与实现 [J].仪表 技术与传感器 ,2008,6. [2] 王青松 ,高明 ,汪桂霞 .一种驱动和调制 红外光源的新设计[J].西安工业大学学 报 , 20 0 8 ,3 . [3] 张军辉 ,董永贵 ,王东生 .非调制型NDIR 传感器及其信号处理方法的改进[J].清华 大学学报 (自然科学版 ) ,2008,48(2) : 189～ 191. [4] 王汝琳 ,王咏涛 .红外检测技术 [M].北 京 :化学工业出版社 ,2006. [5] 康永济 .红外线气体分析器 [M].北京 : 化学工业出版社 ,1993. [6] Pier ry A, Rich D,Gas moni tor ing system and sidestram gas measurement system adapted to communicate with a mainstream gas measurement system: US,US6954702 B2[P].Oct.11,2005. [7] 马建福 ,蔡炘富 ,吴传贵 ,等 .热释电红 外探测阵列的工作原理、性能指标及应 用 [J].红外与激光工程 ,2007,36(增刊 ). 图 7 - 2 . 5 V 模拟电源电路设计 图 5 双路电源的产生