GPRS無線心電監(jiān)護(hù)終端的電路設(shè)計(jì)—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(jì)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(gè)部分;監(jiān)護(hù)終端是實(shí)現(xiàn)無線實(shí)時(shí)監(jiān)控的關(guān)鍵。

　　1、心電監(jiān)護(hù)終端硬件

　　整個(gè)心電監(jiān)護(hù)終端電路主要包括：①心電信號(hào)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(hào)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(duì)心律不正常和早搏的判斷;另一路徑MCU進(jìn)入存儲(chǔ)器，作為完整心電信號(hào)存儲(chǔ)。

　　2、各功能模塊硬件設(shè)計(jì)

　　信號(hào)采集處理電路

　　信號(hào)采集處理電路包括三個(gè)部分：前置放大、多重濾波和后級(jí)放大。

圖1 總體設(shè)計(jì)框圖

　　前置放大級(jí)

　　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(dòng)三運(yùn)放儀表放大器，以獲得良好的綜合性能，本設(shè)計(jì)選用美國(guó)Analog Device公司的低價(jià)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(jì)前置放大級(jí)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(hào)微弱，需要多級(jí)放大，而多級(jí)直接耦合的直流放大器雖能滿足要求，但多級(jí)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(dòng)態(tài)心電圖機(jī)的直流放大器更不能采用多級(jí)直接耦合。本設(shè)計(jì)中，在兩級(jí)放大器之間采用RC 耦合電路，在隔離直流信號(hào)的同時(shí)達(dá)到高通濾波的效果。我們把心電信號(hào)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(jí)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(jí)放大電路

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

　　編輯點(diǎn)評(píng)：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(jì)，這種無線心電監(jiān)護(hù)系統(tǒng)具有方便、快捷、實(shí)時(shí)、交互等特點(diǎn)，使整個(gè)設(shè)計(jì)具有體積小、重量輕、便于攜帶、整機(jī)成本低的特點(diǎn)。
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