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应对心电图设备中的信号采集的设计挑战

心电图的干扰信号包含来自电源的50/60Hz干扰、病人活动导致的运动伪影、电外科设备、除颤脉冲、起搏器脉冲及其它监控设备等引起的射频干扰。如何应对信号采集过程中的挑战呢？本文将告诉你解决技巧。

信号采集挑战

大的直流偏移和多种干扰信号的出现会导致ECG信号的测量面临挑我们能够根据试样及实验办法的不同设计不同的夹具战。典型电极的电压最高可达300mV。干扰信号包含来自电源的50/60Hz干扰、病人活动导致的运动伪影、电外科设备、除颤脉冲、起搏器脉冲及其它监控设备等引起的射频干扰。

ECG内所需的准确度会随终端设备的变化而有所不同：

标准监控击剑用品设备需要0.05～30Hz之间的频沉头螺钉率

诊断设备需要0.05～1000Hz之间的频率

可以借助能消除两输入端AC线路常见噪声的高输入阻抗仪表放大器(INA)抵消一些50Hz/60Hz共模干扰。为了进一步消除线电源噪声，信号凭借放大器通过右腿被反向并向病人驱回。只需少许微电流甚至更少即可实现显著的CMR改进并保持在UL544限制之内。此外还会使用50/60Hz数字陷波滤波器进一步降低干扰。

模拟前端选项

优化功耗和模拟前端的PCB面积对于便携式ECG而言非常关键。技术改进后，当前提供了多种前端选项：

1.使用低分辨率ADC(需要所有滤波器)

2.使用高分辨率WDS⑶系列精度均为1%ADC(需要较少滤波器)

3.使用Σ-Δ ADC(无需滤波器、除INA之外的放大器、直流偏移)

4.使用顺序和同步采样方法。

使用低分辨率(16位)ADC时，信号需要被显著增益(增幅通常为100～200倍)以达到必要的分辨率。使用高分辨率(24位)Σ-Δ ADC时，信号需要4～5倍的适度增益。因此可以除去消除直流偏移所需的第二增益级和电路。这将实现面积与成本上的整体缩减。Σ-Δ方法还将保留信号的整个频率内容，并为数据后期处理提供充分的灵活性。

借助顺序方法，创建ECG引线的单个通道可被复用到一个ADC。这样一来，相邻通道间必然会最优的是生物降解塑料存在偏移。借助同步采样方法即可将专用AD数码打样C用于每个通道，因此通道之间不存在前面提及的偏移。

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