一、系統(tǒng)需求
心電圖（ECG）信號(hào)測(cè)量系統(tǒng)通過(guò)測(cè)量活組織表面電位來(lái)記錄心臟在一段時(shí)間內(nèi)的電性活動(dòng)。通過(guò)將生物電位電極放置于人體特定部位以檢測(cè)心臟的信號(hào)，兩個(gè)電極間的差分電壓或某一電極與多電極平均電壓之間的差分電壓可在測(cè)量后顯示為 ECG 輸出上的一個(gè)通道。傳統(tǒng)的心電圖機(jī)信號(hào)鏈中采用 交流（AC）耦合以及硬件的高低通濾波，本設(shè)計(jì)采用直流（DC）耦合，用 8 個(gè)儀表放大器放大 8 個(gè)通道的信號(hào)， 8 通道信號(hào)通過(guò) 8 路復(fù)用器切換后進(jìn)入 ADC， ADC 采樣結(jié)果送入 DSP 進(jìn)行處理，濾波在 DSP 內(nèi)用軟件實(shí)現(xiàn)，處理后的信號(hào)通過(guò) UART 或 USB 送到 PC 機(jī)進(jìn)行顯示。本設(shè)計(jì)用于 12 導(dǎo)聯(lián)直流耦合心電信號(hào)的測(cè)量，實(shí)現(xiàn)了導(dǎo)聯(lián)脫落信號(hào)檢測(cè)、起搏信號(hào)檢測(cè)、50Hz/60Hz 陷波器選擇、高通濾波器截止頻率選擇等功能。 （ADI參考實(shí)際）
直流耦合心電信號(hào)測(cè)量系統(tǒng)的硬件結(jié)構(gòu)比較簡(jiǎn)單，采用儀表放大器和 ADC 組合的結(jié)構(gòu)。這里放大僅由儀表放大器完成，因?yàn)榇嬖陔姌O直流偏置影響，系統(tǒng)的放大倍數(shù)會(huì)受到限制。使用 18 位或更高分辨率的 ADC 對(duì)放大后的心電信號(hào)進(jìn)行采樣。整個(gè)系統(tǒng)功耗較低，過(guò)載恢復(fù)速度快。
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典型的直流耦合心電信號(hào)測(cè)量系統(tǒng)結(jié)構(gòu)框圖
2018-7-6 08:29 上傳
二、系統(tǒng)設(shè)計(jì)
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在 ECG 信號(hào)處理中的一個(gè)重要器件是儀表放大器，它實(shí)現(xiàn)了對(duì)共模信號(hào)的抑制并無(wú)失真的放大微弱的心電信號(hào)。 AD8221 和 AD8220 的卓越共模抑制比（CMRR）性能是 ECG 設(shè)計(jì) 的最佳器件。本設(shè)計(jì)中采用 AD8221 對(duì) 8 通道信號(hào)進(jìn)行放大，因?yàn)椴捎?DC 耦合方式，所以儀放的增益不會(huì)很大。RA 信號(hào)經(jīng)過(guò)緩沖后，作為右腿驅(qū)動(dòng)電路的輸入，右腿驅(qū)動(dòng)電路可以提高系統(tǒng)抗共模及50Hz/60Hz 的干擾能力。8 通道的信號(hào)會(huì)送給 ADG1608 進(jìn)行切換，ADG1608 為 8： 1 的多路復(fù)用器。ADC 為 18 位 250kHz 差分輸入型的 AD7691， ADC 輸入用 AD8475 來(lái)驅(qū)動(dòng)。處理器為 BF527，這是一款可工作在400MHz，集成 USB， Ethernet MAC， SPORT， SPI，Timer， DMA 等外設(shè)，功耗在 400MHz 時(shí)為 80mW。 DSP 強(qiáng)大的處理能力非常適用于高性能濾波和 FFT 處理。USB 隔離器件選用了 ADuM4160。 | 
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