十二導心電信號采集裝置的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種信號采集裝置，尤其涉及一種十二導心電信號采集裝置。
【背景技術(shù)】
[0002]眾所周知，生物電信號檢測都在強背景干擾和存在病人極化電壓的情況下進行，由于強干擾(特別是工頻干擾)的影響，需要采用儀表放大器。而生物電信號都非常微弱，往往需要放大數(shù)百倍以上。當電極與人體皮膚接觸，存在極化電壓，因此普通放大器的第一級增益都比較小，需要用阻容電路隔離極化電壓后利用第二級放大器進行放大。由于存在時間常數(shù)電路，因此在病人極化電壓比較大，造成第一級輸出飽和時，會對電容進行充電，假設(shè)此時病人狀況穩(wěn)定(病人上極化電壓達到比較小的正常值)，則隔直電容上的電荷需要非常長的時間才能釋放完畢，此期間是無法進行ECG信號采集的。
[0003]因此，傳統(tǒng)的交流放大有如下缺點:信號動態(tài)范圍小，電路復雜且噪聲大，放大器飽和與基線恢復慢(基線漂移)，抗干擾能力不佳，丟失信號直流成分以及丟失接近直流信號的交流信號的問題。
[0004]為解決以上問題，業(yè)界多采用帶儀表放大器的直流放大電路裝置，但是，傳統(tǒng)的直流放大電路裝置但仍存在以下不足:1.電路仍然比較復雜，且放大環(huán)節(jié)眾多，對于控制系統(tǒng)噪聲不利;2.抑制共模干擾的能力差;3.采用的儀表放大器后的信號都是單端信號，對于空間耦合到儀表放大器之后信號線上的共模干擾無法排除;4.成本高昂，儀表放大器普遍價格不菲，若采用三運放搭建的儀表放大器，一方面成本高，另一方面共模抑制比受限于匹配電阻精度難以提高。
[0005]綜上所述，采用傳統(tǒng)的直流放大電路裝置，難以同時回避成本高和共模抑制比不理想的問題。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006]有鑒于此，本發(fā)明提供一種低成本且高性能的十二導心電信號采集裝置。
[0007]本發(fā)明采用的技術(shù)方案:一種十二導心電信號采集裝置，其包括九個心電電極信號采集通道、一模擬開關(guān)、一緩沖與濾波電路、一全差分放大電路、一模數(shù)轉(zhuǎn)換電路、一威爾遜中心參考電路及一右腿驅(qū)動電路;九個心電電極信號采集通道包括一左臂采集通道、一右臂采集通道、一左腿采集通道和第一至第六前胸采集通道;九個心電電極信號采集通道均與所述模擬開關(guān)的輸入端相連接;所述模擬開關(guān)的輸出端、所述緩沖與濾波電路、所述全差分放大電路及所述模數(shù)轉(zhuǎn)換電路依次連接;每個心電電極信號采集通道均包括依次連接的一輸入保護電路、一前置增益放大電路及一低通濾波電路;所述威爾遜中心參考電路采集所述左臂采集通道、所述右臂采集通道及所述左腿采集通道中相對應(yīng)的各低通濾波電路的輸入電壓，并對采集的三個輸入電壓進行處理后輸出一威爾遜中心電位至所述模擬開關(guān)和所述右腿驅(qū)動電路。
[0008]相較于現(xiàn)有技術(shù)，本發(fā)明提供的十二導心電信號采集裝置中采用全差分放大電路，從而無需在電路中采用多個運放，節(jié)省了電路板設(shè)計空間，電路結(jié)構(gòu)簡單，成本較低，同時也保證噪聲和共模抑制比均可以達到較高的指標，且基線十分穩(wěn)定，信號輸入動態(tài)范圍大，不容易飽，從而可靠性尚，還能支持完善的PACE(起搏脈沖)檢測。
【附圖說明】
[0009]圖1為本發(fā)明實施方式提供的十二導心電信號采集裝置的電路結(jié)構(gòu)示意圖。
[0010]圖2為圖1中的十二導心電信號采集裝置中的威爾遜中心參考電路的電路結(jié)構(gòu)示意圖。
[0011]主要元件符號說明:100、十二導心電信號采集裝置，10、心電電極信號采集通道，101、輸入保護電路，102、前置增益放大電路，103、低通濾波電路，11、左臂采集通道，12、右臂采集通道，13，左腿采集通道，14?19第一至第六前胸采集通道，20、模擬開關(guān)，30、緩沖與濾波電路，40、全差分放大電路，41、濾波器，50、模數(shù)轉(zhuǎn)換電路，60、威爾遜中心參考電路，70、右腿驅(qū)動電路
【具體實施方式】
[0012]以下結(jié)合附圖對本發(fā)明的原理和特征進行描述，所舉實例只用于解釋本發(fā)明，并非用于限定本發(fā)明的范圍。
[0013]請參考圖1-2，為本發(fā)明實施方式提供的一種十二導心電信號采集裝置100，其包括九個心電電極信號米集通道10、一模擬開關(guān)20、一緩沖與濾波電路30、一全差分放大電路40、一模數(shù)轉(zhuǎn)換電路50、一威爾遜中心參考電路60及一右腿驅(qū)動電路70。
[0014]所述心電電極信號采集通道10包括一左臂采集通道11、一右臂采集通道12、一左腿采集通道13和第一至第六前胸采集通道14?19，每個所述心電電極信號采集通道10均包括依次連接的一輸入保護電路101、一前置增益放大電路102及一低通濾波電路103。
[0015]所述輸入保護電路101由氣體放電管、限流電阻、濾波電容、鉗位雙二極管組成，該電路對輸入高能量信號進行限制以保護后級電路，在生物電信號采集中，通常用于抗除顫、抗電刀、ESD防護目的。
[0016]所述前置增益放大電路102包括一第一放大器P1、一第一電阻Rl和一第二電阻R2;所述第一放大器PI的正向輸入端與所述輸入保護電路101的輸出端相連接，所述第一放大器PI的輸出端與所述第一電阻Rl的一端相連，所述第一放大器Pl的負向輸入端與所述第一電阻Rl的另一端相連接并共同經(jīng)所述第二電阻R2連接至一參考電位，所述參考電位的值是依據(jù)電路結(jié)構(gòu)設(shè)計來確定。所述前置增益放大電路102起阻抗變換功能，典型結(jié)構(gòu)為低失調(diào)電壓、低失調(diào)電流、低噪聲運放組成的緩沖器，為輸入信號提供高輸入阻抗、為后級電路提供低輸出阻抗，在需增益放大時，該電路為運放與增益電阻組成的放大電路，同時以參考電位為基準對輸入信號進行前置放大。
[0017]所述低通濾波電路103包括一第三電阻R3和一第一電容Cl;所述第三電阻R3連接在所述第一放大器Pl的輸出端和所述模擬開關(guān)20的輸入端之間且所述第三電阻R3和所述模擬開關(guān)20的輸入端相連接的一端經(jīng)所述第一電容Cl接地。所述低通濾波電路103主要對前級輸出信號進行濾波，包括前級干擾及噪聲，濾波后信號輸入到后級模擬開關(guān)20。
[0018]所述模擬開關(guān)20包括九個心電信號輸入端、一參考信號輸入端、一正向輸出端、一負向輸出端、一第一輸出端及一第二輸出端;九個心電信號輸入端分別與所述心電電極信號采集通道10的九個采集通道相連接。所述模擬開關(guān)20通過MCU控制切換，配置為8選I選通模式，每次選擇輸入2路心電信號，分別得到8組心電預差分信號，依次輸出的8組電信號分別為六組胸前采集通道(第一至第六)的輸出信號分別與威爾遜參考中心電位、左臂采集通道輸出信號與右臂采集通道輸出信號、左腿采集通道輸出信號與右臂采集通道輸出信號，也即(VI，、WCT)、(V2，、WCT)、(V3，、WCT)、(V4，、WCT)、(V5，、WCT)、(V6，、WCT)、(LA，、RA，)、(LL’、RA’)。
[0019]所述緩沖與濾波電路30包括一第一運放P2、一第二運放P3及一第二電容C2;所述第一運放P2的正向輸入端與所述模擬開關(guān)20的第一輸出端相連接，所述第一運放P2的負向輸入端與其輸出端相連接并共同連接至所述第二電容C2的一端形成所述緩沖與濾波電路30的一輸出端;所述第二運放P3的正向輸入端與所述模擬開關(guān)20的第二輸出端相連接，所述第二運放的P3負向輸入端與其輸出端相連接并共同連接至所述第二電容C2的另一端形成所述緩沖與濾波電路30的另一輸出端。所述緩沖及濾波電路30對模擬開關(guān)20的輸出信號提供阻抗變換及濾除開關(guān)噪聲。
[0020]所述全差分放大電路40包括一差分放大器P4、第四至第七電阻R4?R7及一濾波器41;所述差分放大器P4的正向輸入端通過所述第四電阻R4與所述緩沖與濾波電路30的一輸出端相連接，所述第五電阻R5連接在所述差分放大器P4的正向輸