GPRS无线心电监护终端的电路设计—电路图天天读（276）

　　这是一种基于GPRS标准的新型心电图仪系统。该系统由监护终端（便携式心电监护仪）、无线网络和监护中心站三部分组成。其中无线网络利用现代的通信网络和计算机网络，在监护终端提供接入装置就行;监护中心一般建在医院日的监护中心，心电监护是该中心的一个部分;监护终端是实现无线实时监控的关键。

　　1、心电监护终端硬件

　　整个心电监护终端电路主要包括：①心电信号采集处理电路，该部分包括前置放大电路、滤波电路和后极放大电路;②心电监护电路，QRS波提取的检波电路、MCU和液晶显示;③远程通信部分，包括MCU、GSM/GPRS模块、SIM卡和射频电路;④电源电路。心电信号由后极放大电路出来后分为两路，一路径带通滤波和检波电路进入MCU，实现对心律不正常和早搏的判断;另一路径MCU进入存储器，作为完整心电信号存储。

　　2、各功能模块硬件设计

　　信号采集处理电路

　　信号采集处理电路包括三个部分：前置放大、多重滤波和后级放大。

图1  总体设计框图

　　前置放大级

　　心电前置放大要求具有非常高的输入阻抗和共摸抑制比、低零漂、低失调、低功耗、尤其是低的1/f噪声电压，一般采用同相并联差动三运放仪表放大器，以获得良好的综合性能，本设计选用美国Analog Device公司的低价仪表放大器AD620，获得了良好的电路效果。电路如下图所示。本设计前置放大级增益设定为放大7倍。与后继放大器组成300倍的通道增益。

 图2 前置放大电路

　　多重滤波电路

　　高通滤波电路

　　高通滤波电路为二阶压控电源型高通滤波器拓扑结构，其电路图如下图所示：

　　图3 高通滤波器电路图

　　由于心电信号微弱，需要多级放大，而多级直接耦合的直流放大器虽能满足要求，但多级直接耦合的直流放大器容易引起基线飘移。此外，由于极化电压存在的缘故，动态心电图机的直流放大器更不能采用多级直接耦合。本设计中，在两级放大器之间采用RC 耦合电路，在隔离直流信号的同时达到高通滤波的效果。我们把心电信号的下限频率设定为0.5Hz，即确定高通滤波电路截止频率f0 为0.5Hz，这样可确定电阻、电容值如下。适当选取R、C 值，在两级之间组成0.5Hz 高通滤波器。

　　低通滤波电路为二阶压控电源型低通滤波器拓扑结构，其电路图如下图所示：

　　图4 低通滤波器电路图

　　根据传递函数得该电路的截止频率与品质因数表达式分别为：

　　后级放大电路

　　本设计心电信号采集与处理电路的信号增益由三级放大电路完成。前置放大级增益为7 倍，与后级放大电路组成增益为300 倍［7］的心电信号放大电路，当体表心电输入信号幅度在0.5mV~5mV 变化时，放大输出幅度为150mV~1.5V 的心电信号，同时具有较强的负载驱动能力。

　　编辑点评：本章介绍了一种基于GPRS 无线心电监护终端的硬件设计，这种无线心电监护系统具有方便、快捷、实时、交互等特点，使整个设计具有体积小、重量轻、便于携带、整机成本低的特点。
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