CN104783781B - 低失真心电信号采集处理电路及心电采集设备 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及了一种低失真心电信号采集处理电路及心电采集设备，该低失真心电信号采集处理电路包括前置放大模块、相位补偿模块、幅度补偿模块以及主放大滤波模块，前置放大模块输入端与心电信号采集电极连接以接收心电信号，前置放大模块的输出端与相位补偿模块、幅度补偿模块的输入端连接，相位补偿模块的输出端与主放大滤波模块的输入端连接，幅度补偿模块的输出端与主放大滤波模块的输入端连接；通过在主放大滤波模块及前置放大模块之间增加相位补偿模块及幅度补偿模块，对由于前置放大模块的信号处理过程造成的两路心电信号幅度、相位失真的情况进行调节，以使两路心电信号达到平衡，降低了心电信号的失真度。
Description
技术领域
本发明涉及医疗设备领域，尤其涉及一种低失真心电信号采集处理电路及心电采集设备。
背景技术
随着电子产品和互联网行业的快速发展，医疗电子设备正在朝着智能化、小型化的方向发展，可穿戴的移动医疗电子设备越来越受到大众的关注。心电图作为一种无创检测手段，对心脏疾病方面的诊断具有重要意义，但常规一次心电图不易发现心律失常和心肌缺血等方面的心脏疾病，动态心电图可连续记录心电活动的全过程，包括休息、活动、进餐、工作、学习和睡眠等不同情况下的心电图资料，可作为临床分析病情、确立诊断、判断疗效的客观依据。
通过心电采集设备采集的心电信号幅度大约在0.1mV至5mv之间，频率范围约为0.05Hz至100Hz，是一种低频率的微弱双极性信号。一般心电测量电路都会采用差分放大电路，但在心电信号采集前端以及心电信号传输过程中会使两路信号的幅度与相位存在偏差，由此会引起差分放大之后的心电信号失真，工频干扰大的问题。
发明内容
本发明的主要目的在于提供一种低失真心电信号采集处理电路，旨在提供一种降低心电信号失真度的电路。
为实现上述目的，本发明提供一种低失真心电信号采集处理电路，该低失真心电信号采集处理电路包括前置放大模块、相位补偿模块、幅度补偿模块以及主放大滤波模块，所述前置放大模块输入端与心电信号采集电极连接以接收心电信号，所述前置放大模块的输出端与所述相位补偿模块、幅度补偿模块的输入端连接，所述相位补偿模块的输出端与所述主放大滤波模块的输入端连接，所述幅度补偿模块的输出端与所述主放大滤波模块的输入端连接；其中，
所述前置放大模块对接收到的所述心电信号滤波放大后传递至所述相位补偿模块及所述幅度补偿模块，所述相位补偿模块对所述心电信号进行相位调节后输出至所述主放大滤波模块，所述幅度补偿模块对所述心电信号进行幅度调节后输出至所述主放大滤波模块，所述主放大滤波模块对经相位、幅度调节后的心电信号进行增益放大后输出。
优选地，所述前置放大模块包括第一运算放大器、第二运算放大器、第三运算放大器、第四运算放大器、第一电阻、第二电阻、第三电阻、第四电阻、第五电阻、第六电阻、第七电阻、第一电容及第二电容，所述第一运算放大器的同相输入端与所述心电信号采集电极的第一输出端连接，所述第一运算放大器的反相输入端与所述第一运算放大器的输出端、第一电容的一端连接，所述第一电容的另一端与所述第一电阻的一端、第二运算放大器的同相输入端连接，所述第一电阻的另一端接地，所述第二运算放大器的反相输入端经所述第二电阻与所述第二运算放大器的输出端连接，所述第二运算放大器的输出端与所述相位补偿模块的输入端连接；所述第三运算放大器的同相输入端与所述心电信号采集电极的第二输出端连接，所述第二运算放大器的反相输入端与所述第二运算放大器的输出端、第二电容的一端连接，所述第二电容的另一端与所述第三电阻的一端、第四运算放大器的同相输入端连接，所述第三电阻的另一端接地，所述第四运算放大器的反相输入端经所述第四电阻与所述第四运算放大器的输出端连接；所述第二运算放大器的反相输入端经所述第五电阻与所述第四运算放大器的反相输入端连接；所述第四运算放大器的输出端与所述幅度补偿模块的输入端连接。
优选地，所述相位补偿模块包括第五运算放大器、第六运算放大器、第七运算放大器、第一电位器、第六电阻、第七电阻、第八电阻、第九电阻、第三电容以及第四电容，所述第六电阻的一端与所述第二运算放大器的输出端连接，所述第六电阻的另一端与所述第三电容的一端、第五运算放大器的同相输入端连接，所述第三电容的另一端接地，所述第五运算放大器的反相输入端与所述第五运算放大器的输出端连接；所述第四电容的一端与所述第二运算放大器的输出端连接，所述第四电容的另一端与所述第七电阻的一端、第六运算放大器的同相输入端连接，所述第七电阻的另一端接地，所述第六运算放大器的反相输入端与所述第六运算放大器的输出端连接，所述第六运算放大器的输出端经所述第一电位器与所述第五运算放大器的输出端连接；所述第一电位器的调节端与所述第七运算放大器的同相输入端连接，所述第七运算放大器的反相输入端经所述第八电阻接地，所述第七运算放大器的反相输入端经所述第九电阻与所述第七运算放大器的输出端连接，所述第七运算放大器的输出端作为所述相位补偿模块的输出端与所述主放大滤波模块的输入端连接。
优选地，所述幅度补偿模块包括第八运算放大器、第二电位器及第十电阻，所述第八运算放大器的同相输入端与所述第四运算放大器的输出端连接，所述第八运算放大器的反相输入端与所述第十电阻的一端、第二电位器的一端、第二电位器的调节端连接，所述第十电阻的另一端接地，所述第二电位器的另一端与所述第八运算放大器的输出端连接，所述第八运算放大器的输出端作为所述幅度补偿模块的输出端与所述主放大滤波模块的输入端连接。
优选地，所述主放大滤波模块包括第九运算放大器、第十一电阻、第十二电阻及第五电容，所述第九运算放大器的反相输入端与所述相位补偿模块的输出端连接，所述第九运算放大器的同相输入端与所述幅度补偿模块的输出端连接，所述第九运算放大器的第一增益调节端经所述第十一电阻与所述第九运算放大器的第二增益调节端连接，所述第九运算放大器的输出端与所述第十二电阻的一端连接，所述第十二电阻的另一端与所述第五电容的一端连接，所述第五电容的另一端接地，所述第十二电阻与所述第五电容的公共节点作为所述主放大滤波模块的输出端输出增益放大后的心电信号。
优选地，所述低失真心电信号采集处理电路还包括用于将所述前置放大模块输出的共模信号反馈至心电信号采集对象的反馈模块，所述反馈模块的输入端与所述前置放大模块的输出端连接，所述反馈模块的输出端与所述心电信号采集对象连接。
优选地，所述反馈模块包括第十运算放大器、第十一运算放大器、第十三电阻、第十四电阻、第十五电阻、第十六电阻、第十七电阻及第六电容，所述第十三电阻的一端与所述第五电阻的一端连接，所述第十三电阻的另一端与所述第十四电阻的一端、第十运算放大器的同相输入端连接，所述第十四电阻的另一端与所述第五电阻的另一端连接，所述第十运算放大器的反相输入端与所述第十运算放大器的输出端连接，所述第十运算放大器的输出端经所述第十五电阻与所述第十一运算放大器的反相输入端连接，所述第十一运算放大器的反相输入端经所述第十六电阻与所述第十一运算放大器的输出端连接，所述第六电容并联连接在所述第十六电阻的两端，所述第十一运算放大器的同相输入端接地，所述第十一运算放大器的输出端经所述第十七电阻与所述心电信号采集对象连接。
优选地，所述低失真心电信号采集处理电路还包括用于检测所述主放大滤波模块输出的心电信号中的工频信号并输出至显示设备的检测模块，所述检测模块的输入端与所述主放大滤波模块的输出端连接，所述检测模块的输出端与所述显示设备连接。
优选地，所述检测模块包括第十二运算放大器、第十三运算放大器、第十四运算放大器、第十八电阻、第十九电阻、第二十电阻、第二十一电阻、第二十二电阻以及第七电容，所述第十二运算放大器的同相输入端与所述主放大滤波模块的输出端连接，所述第十二运算放大器的反相输入端与所述第十二运算放大器的输出端连接，所述第十二运算放大器的输出端与所述第十八电阻的一端连接，所述第十八电阻的另一端与所述第七电容的一端、第八电容的一端、第十九电阻的一端连接，所述第十九电阻的另一端接地，所述第八电容的另一端与所述第二十电阻的一端、第十三运算放大器的输出端、第十四运算放大器的同相输入端连接，所述第二十电阻的另一端与所述第七电容的另一端、第十三运算放大器的反相输入端连接，所述第十三运算放大器的同相输入端接地，所述第十四运算放大器的反相输入端经所述第二十一电阻与所述第四运算放大器的输出端连接，所述第十四运算放大器的反相输入端经所述第二十二电阻接地，所述第十四运算放大器的输出端与所述显示设备连接。
此外，为实现上述目的，本发明还提供一种心电采集设备，所述心电采集设备包括低失真心电信号采集处理电路，该低失真心电信号采集处理电路包括前置放大模块、相位补偿模块、幅度补偿模块以及主放大滤波模块，所述前置放大模块输入端与心电信号采集电极连接以接收心电信号，所述前置放大模块的输出端与所述相位补偿模块、幅度补偿模块的输入端连接，所述相位补偿模块的输出端与所述主放大滤波模块的输入端连接，所述幅度补偿模块的输出端与所述主放大滤波模块的输入端连接；其中，
所述前置放大模块对接收到的所述心电信号滤波放大后传递至所述相位补偿模块及所述幅度补偿模块，所述相位补偿模块对所述心电信号进行相位调节后输出至所述主放大滤波模块，所述幅度补偿模块对所述心电信号进行幅度调节后输出至所述主放大滤波模块，所述主放大滤波模块对经相位、幅度调节后的心电信号进行增益放大后输出。
本发明所提供的一种低失真心电信号采集处理电路及包括该低失真心电信号采集处理电路的心电采集设备，通过在主放大滤波模块及前置放大模块之间增加相位补偿模块及幅度补偿模块，对由于前置放大模块的信号处理过程造成的两路心电信号幅度、相位失真的情况进行调节，以使两路心电信号达到平衡，降低了心电信号的失真度。
附图说明
图1为本发明低失真心电信号采集处理电路一实施例的功能模块示意图；
图2为本发明低失真心电信号采集处理电路一实施例的电路结构示意图。
本发明目的的实现、功能特点及优点将结合实施例，参照附图做进一步说明。
具体实施方式
应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
本发明提供一种低失真心电信号采集处理电路。
参照图1，图1为本发明低失真心电信号采集处理电路一实施例的功能模块示意图；在本实施例中，该低失真心电信号采集处理电路包括前置放大模块100、相位补偿模块200、幅度补偿模块300以及主放大滤波模块400，所述前置放大模块100输入端与心电信号采集电极连接以接收心电信号，所述前置放大模块100的输出端与所述相位补偿模块200、幅度补偿模块300的输入端连接，所述相位补偿模块200的输出端与所述主放大滤波模块400的输入端连接，所述幅度补偿模块300的输出端与所述主放大滤波模块400的输入端连接；其中，所述前置放大模块100对接收到的所述心电信号滤波放大后传递至所述相位补偿模块200及所述幅度补偿模块300，所述相位补偿模块200对所述心电信号进行相位调节后输出至所述主放大滤波模块400，所述幅度补偿模块300对所述心电信号进行幅度调节后输出至所述主放大滤波模块400，所述主放大滤波模块400对经相位、幅度调节后的心电信号进行增益放大后输出。
具体地，该心电信号采集电极连接于人体等采集对象，对采集对象的心电信号进行采集，该采集的心电信号分为两路传递至前置放大模块100，由于心电采集电极采集的心电信号比较微弱，且由于心电采集电极正常工作时会采集到采集对象耦合的工频共模干扰，或者在心电采集过程中，采集了其他的比如呼吸信号等形成的共模干扰信号；通过前置放大模块100对采集所得的两路心电信号进行阻抗匹配、滤波、放大处理后，得到幅值较大、干扰较少且稳定的心电信号，但同时该心电信号通过前置放大模块100处理后，两路信号的相位及幅度可能存在偏差，从而若直接输出至主放大滤波模块400进行增益放大，则存在较大失真；从而在主放大滤波模块400与前置放大模块100之间设置相位补偿模块200及幅度补偿模块300，对两路心电信号的相位及幅度进行调节补偿，以使两路心电信号的相位及幅度基本一致，从而大大降低了心电信号的失真度。
前置放大模块100对心电信号的放大倍数范围优选为1-10倍左右，而通过该主放大滤波模块400进行增益调节后，最后输出放大倍数范围优选为100-500倍左右的心电信号至后续电路进行模数转换、显示等处理。
进一步地，参照图2，图2为本发明低失真心电信号采集处理电路一实施例的电路结构示意图；所述前置放大模块100包括第一运算放大器A2、第二运算放大器A4、第三运算放大器A6、第四运算放大器A7、第一电阻R2、第二电阻R5、第三电阻R12、第四电阻R10、第五电阻R8、第六电阻R1、第七电阻R3、第一电容C2及第二电容C5，所述第一运算放大器A2的同相输入端与所述心电信号采集电极的第一输出端连接，所述第一运算放大器A2的反相输入端与所述第一运算放大器A2的输出端、第一电容C2的一端连接，所述第一电容C2的另一端与所述第一电阻R2的一端、第二运算放大器A4的同相输入端连接，所述第一电阻R2的另一端接地，所述第二运算放大器A4的反相输入端经所述第二电阻R5与所述第二运算放大器A4的输出端连接，所述第二运算放大器A4的输出端与所述相位补偿模块200的输入端连接；所述第三运算放大器A6的同相输入端与所述心电信号采集电极的第二输出端连接，所述第二运算放大器A4的反相输入端与所述第二运算放大器A4的输出端、第二电容C5的一端连接，所述第二电容C5的另一端与所述第三电阻R12的一端、第四运算放大器A7的同相输入端连接，所述第三电阻R12的另一端接地，所述第四运算放大器A7的反相输入端经所述第四电阻R10与所述第四运算放大器A7的输出端连接；所述第二运算放大器A4的反相输入端经所述第五电阻R8与所述第四运算放大器A7的反相输入端连接；所述第四运算放大器A7的输出端与所述幅度补偿模块300的输入端连接。
心电采集电极输出的第一路心电信号由第一运算放大器A2输入，心电采集电极输出的第二路心电信号由第二运算放大器A4输入，第一运算放大器A2及第二运算放大器A4均构成电压跟随器，电压跟随器的输出电压近似输入电压幅度，且其对前级电路呈高阻状态，对后级电路呈低阻状态，有利于阻抗匹配，对前级及后级电路起到承上启下的缓冲作用，并对前后级电路具有隔离效果，减小前后级电路之间的影响；第一电容C2、第一电阻R2以及第二电容C5、第三电阻R12均构成高通滤波器，通过对第一电阻R2、第三电阻R12的阻值及第一电容C2、第二电容C5的容值进行匹配，则对第一路心电信号及第二路心电信号中的由呼吸信号、心电采集电极与采集对象之间的接触形成的极化电压等形成的直流干扰信号有效滤除；第二运算放大器A4、第四运算放大器A7、第二电阻R5、第四电阻R10及第五电阻R8构成双端输入、双端输出的差分放大器，第一心电信号由第二运算放大器A4的同相输入端输入，第二心电信号由第四运算放大器A7的同相输入端输入，则第二运算放大器A4的输出端输出第一心电信号放大后的差模部分，第四运算放大器A7的输出端输出第二心电信号放大后的差模部分；上述两路差模信号由于前级电路的高通滤波等处理后，其相频响应信号可能不一致，可能存在第一路心电信号的差模部分的相位超前于第二路心电信号的差模部分的相位或第一路心电信号的差模部分的相位滞后于第二路心电信号的差模部分的相位的情况；高通滤波模块的对特定频率以下的信号有衰减作用，则两路采集信号的幅频响应也可能不一致，可能存在第一路心电信号的差模部分的幅度大于第二路心电信号的差模部分的幅度或第一路心电信号的差模部分的幅度小于第二路心电信号的差模部分的幅度的情况；输出的信号将带来失真，为此，在该两路心电信号的后级连接相位补偿模块200或幅度补偿模块300以消除上述前级电路的相频及幅频影响所带来的失真。
具体地，所述相位补偿模块200包括第五运算放大器A1、第六运算放大器A5、第七运算放大器A3、第一电位器RW1、第六电阻R1、第七电阻R3、第八电阻R6、第九电阻R4、第三电容C1以及第四电容C3，所述第六电阻R1的一端与所述第二运算放大器A4的输出端连接，所述第六电阻R1的另一端与所述第三电容C1的一端、第五运算放大器A1的同相输入端连接，所述第三电容C1的另一端接地，所述第五运算放大器A1的反相输入端与所述第五运算放大器A1的输出端连接；所述第四电容C3的一端与所述第二运算放大器A4的输出端连接，所述第四电容C3的另一端与所述第七电阻R3的一端、第六运算放大器A5的同相输入端连接，所述第七电阻R3的另一端接地，所述第六运算放大器A5的反相输入端与所述第六运算放大器A5的输出端连接，所述第六运算放大器A5的输出端经所述第一电位器RW1与所述第五运算放大器A1的输出端连接；所述第一电位器RW1的调节端与所述第七运算放大器A3的同相输入端连接，所述第七运算放大器A3的反相输入端经所述第八电阻R6接地，所述第七运算放大器A3的反相输入端经所述第九电阻R4与所述第七运算放大器A3的输出端连接，所述第七运算放大器A3的输出端作为所述相位补偿模块200的输出端与所述主放大滤波模块400的输入端连接。
在本实施例中，第三电容C1及第六电阻R1构成低通滤波器，第四电容C3及第七电阻R3构成高通滤波器，第五运算放大器A1及第六运算放大器A5构成电压跟随器，第五运算放大器A1的输出端与第六运算放大器A5的输出端分别连在第一电位器RW1的两端；当第一电位器RW1的调节端滑至第六运算放大器A5的输出侧时，此时，则第四电容C3及第七电阻R3构成的高通滤波器起主要作用，由于高通滤波器的相频超前特性，将第一心电信号的差模部分超前处理，从而可以消除由于前级的高通滤波器造成的第一心电信号的差模部分的相位滞后第二心电信号的差模部分的相位的失真；当第一电位器RW1的调节端滑至第五运算放大器A1的输出侧时，此时，则第三电容C1及第六电阻R1构成的低通滤波器起主要作用，由于低通滤波器的相频滞后特性，将第一心电信号的差模部分滞后处理，从而可以消除由于前级的高通滤波器造成的第一心电信号的差模部分的相位超前第二心电信号的差模部分的相位的失真。从而只需调节第一电位器RW1的调节端，即可将两路心电信号的差模部分的相位调整一致。上述第七运算放大器A3、第八电阻R6、第九电阻R4构成普通的放大器，对相位补偿后的第一心电信号的差模部分进行放大处理，具体放大倍数由第八电阻R6及第九电阻R4的阻值确定，可根据实际需求确定，在此不作限定。
具体地，所述幅度补偿模块300包括第八运算放大器A8、第二电位器RW2及第十电阻R15，所述第八运算放大器A8的同相输入端与所述第四运算放大器A7的输出端连接，所述第八运算放大器A8的反相输入端与所述第十电阻R15的一端、第二电位器RW2的一端、第二电位器RW2的调节端连接，所述第十电阻R15的另一端接地，所述第二电位器RW2的另一端与所述第八运算放大器A8的输出端连接，所述第八运算放大器A8的输出端作为所述幅度补偿模块300的输出端与所述主放大滤波模块400的输入端连接。
在本实施例中，第八运算放大器A8、第二电位器RW2及第十电阻R15构成放大比例可调的放大器，当第二电位器RW2的调节端滑至第八运算放大器A8的反相输入端侧时，此时，第二心电信号的差模部分的放大比例最大；当第二电位器RW2的调节端滑至第八运算放大器A8的输出端侧时，此时，第二心电信号的差模部分的放大比例最小。则通过调整第二电位器RW2的调节端，即可将两路心电信号的差模部分的幅度调整一致，减小幅度失真。
具体地，可选择相应规格的电位器，以使放大比例的调整范围与实际需求对应，在此，不对电位器的规格作具体限定。
进一步地，所述主放大滤波模块400包括第九运算放大器U1、第十一电阻R11、第十二电阻R13及第五电容C4，所述第九运算放大器U1的反相输入端与所述相位补偿模块200的输出端连接，所述第九运算放大器U1的同相输入端与所述幅度补偿模块300的输出端连接，所述第九运算放大器U1的第一增益调节端经所述第十一电阻R11与所述第九运算放大器U1的第二增益调节端连接，所述第九运算放大器U1的输出端与所述第十二电阻R13的一端连接，所述第十二电阻R13的另一端与所述第五电容C4的一端连接，所述第五电容C4的另一端接地，所述第十二电阻R13与所述第五电容C4的公共节点作为所述主放大滤波模块400的输出端输出增益放大后的心电信号。
在本实施例中，该第九运算放大器U1优选采用仪表放大器AD623，该第九运算放大器U1的输入端分别接入相位补偿后的第一心电信号与幅度补偿后的第二心电信号，从而通过选择连接在第一增益调节端与第二增益调节端的第十一电阻R11的规格，使得整个处理电路的增益放大倍数在100倍至500倍之间；第十二电阻R13及第五电容C4构成低通滤波器，用于对高频信号干扰进行滤除，通过主放大滤波模块400处理后的心电信号输出至后续电路进行模数转换、显示等处理。
进一步地，所述低失真心电信号采集处理电路还包括用于将所述前置放大模块100输出的共模信号反馈至心电信号采集对象的反馈模块500，所述反馈模块500的输入端与所述前置放大模块100的输出端连接，所述反馈模块500的输出端与所述心电信号采集对象连接。
上述反馈模块500采用负反馈的方式，由于心电采集电极在采集心电信号时，会将采集对象自身耦合的工频干扰信号一并采集，通过上述反馈模块500将经过差分放大模块处理后的工频干扰信号反馈至采集对象，可从源头抵消工频干扰。
具体地，所述反馈模块500包括第十运算放大器A10、第十一运算放大器A9、第十三电阻R7、第十四电阻R9、第十五电阻R16、第十六电阻R19、第十七电阻R14及第六电容C8，所述第十三电阻R7的一端与所述第五电阻R8的一端连接，所述第十三电阻R7的另一端与所述第十四电阻R9的一端、第十运算放大器A10的同相输入端连接，所述第十四电阻R9的另一端与所述第五电阻R8的另一端连接，所述第十运算放大器A10的反相输入端与所述第十运算放大器A10的输出端连接，所述第十运算放大器A10的输出端经所述第十五电阻R16与所述第十一运算放大器A9的反相输入端连接，所述第十一运算放大器A9的反相输入端经所述第十六电阻R19与所述第十一运算放大器A9的输出端连接，所述第六电容C8并联连接在所述第十六电阻R19的两端，所述第十一运算放大器A9的同相输入端接地，所述第十一运算放大器A9的输出端经所述第十七电阻R14与所述心电信号采集对象连接。
上述第十运算放大器A10为电压跟随器，其同相输入端输入的信号为采集的心电信号的共模部分，在本实施例中，该共模部分主要为工频信号；运用第十运算放大器A10作为缓冲级，以对前后级电路进行隔离，减小前后级电路之间的影响。第十一运算放大器A9、第十六电阻R19、第六电容C8构成反相放大器，从而将上述输出的心电信号的共模部分进行反相放大后输出至采集对象，与采集对象上存在的工频信号相抵消，从工频信号产生的源头减小了工频信号的干扰。
进一步地，所述低失真心电信号采集处理电路还包括用于检测所述主放大滤波模块400输出的心电信号中的工频信号并输出至显示设备的检测模块600，所述检测模块600的输入端与所述主放大滤波模块400的输出端连接，所述检测模块600的输出端与所述显示设备连接。
根据显示设备显示的工频信号作为幅度补偿模块300及相位补偿模块200调节的参考信号，通过显示的工频信号对相位补偿模块200的第一电位器RW1以及幅度补偿模块300的第二电位器RW2进行适时调节，以使输出至后续电路的心电信号中的工频干扰信号成分减小。
具体地，在本实施例中，该显示设备可优选采用示波器等可显示信号的波形的设备。
具体地，所述检测模块600包括第十二运算放大器A13、第十三运算放大器A12、第十四运算放大器A11、第十八电阻R18、第十九电阻R20、第二十电阻R17、第二十一电阻R21、第二十二电阻R22以及第七电容C7，所述第十二运算放大器A13的同相输入端与所述主放大滤波模块400的输出端连接，所述第十二运算放大器A13的反相输入端与所述第十二运算放大器A13的输出端连接，所述第十二运算放大器A13的输出端与所述第十八电阻R18的一端连接，所述第十八电阻R18的另一端与所述第七电容C7的一端、第八电容C6的一端、第十九电阻R20的一端连接，所述第十九电阻R20的另一端接地，所述第八电容C6的另一端与所述第二十电阻R17的一端、第十三运算放大器A12的输出端、第十四运算放大器A11的同相输入端连接，所述第二十电阻R17的另一端与所述第七电容C7的另一端、第十三运算放大器A12的反相输入端连接，所述第十三运算放大器A12的同相输入端接地，所述第十四运算放大器A11的反相输入端经所述第二十一电阻R21与所述第四运算放大器A7的输出端连接，所述第十四运算放大器A11的反相输入端经所述第二十二电阻R22接地，所述第十四运算放大器A11的输出端与所述显示设备连接。
通过主放大滤波模块400的进行增益放大及高频滤波后的输出信号输出至第十二运算放大器A13的同相输入端，该第十二运算放大器A13构成电压跟随器，其作为缓冲级，以对前后级电路进行隔离，减小前后级电路之间的影响；第十三运算放大器A12、第七电容C7、第八电容C6、第十九电阻R20、第二十电阻R17构成带通滤波器，用于获得工频信号，再经第十三运算放大器A12反相放大后，得到与工频信号幅值相同，相位相反的工频信号，输出至第十四运算放大器A11进行放大后再输出至显示设备进行显示，该第十四运算放大器A11的放大倍数由第二十一电阻R21及第二十二电阻R22的阻值确定，可根据实际需求进行设定，具体数值在此不作限定。
在本实施例中，该带通滤波器优选采用50Hz的带通滤波器，可根据不同国家及地区工频信号的频率不同，对带通滤波器的频率进行设定，在此不作限定。
本发明还提供一种心电采集设备，该心电采集设备包括低失真心电信号采集处理电路，该低失真心电信号采集处理电路的结构、工作原理以及所带来的有益效果均参照上述实施例的描述，在此不再赘述。
以上仅为本发明的优选实施例，并非因此限制本发明的专利范围，凡是利用本发明说明书及附图内容所作的等效结构或等效流程变换，或直接或间接运用在其他相关的技术领域，均同理包括在本发明的专利保护范围内。
Claims (10)
1.一种低失真心电信号采集处理电路，其特征在于，包括前置放大模块、相位补偿模块、幅度补偿模块以及主放大滤波模块，所述前置放大模块输入端与心电信号采集电极连接以接收心电信号，所述前置放大模块的输出端与所述相位补偿模块、幅度补偿模块的输入端连接，所述相位补偿模块的输出端与所述主放大滤波模块的输入端连接，所述幅度补偿模块的输出端与所述主放大滤波模块的输入端连接；其中，
所述前置放大模块对接收到的所述心电信号滤波放大后传递至所述相位补偿模块及所述幅度补偿模块，所述相位补偿模块对所述心电信号进行相位调节后输出至所述主放大滤波模块，所述幅度补偿模块对所述心电信号进行幅度调节后输出至所述主放大滤波模块，所述主放大滤波模块对经相位、幅度调节后的心电信号进行增益放大后输出。
2.如权利要求1所述的低失真心电信号采集处理电路，其特征在于，所述前置放大模块包括第一运算放大器、第二运算放大器、第三运算放大器、第四运算放大器、第一电阻、第二电阻、第三电阻、第四电阻、第五电阻、第六电阻、第七电阻、第一电容及第二电容，所述第一运算放大器的同相输入端与所述心电信号采集电极的第一输出端连接，所述第一运算放大器的反相输入端与所述第一运算放大器的输出端、第一电容的一端连接，所述第一电容的另一端与所述第一电阻的一端、第二运算放大器的同相输入端连接，所述第一电阻的另一端接地，所述第二运算放大器的反相输入端经所述第二电阻与所述第二运算放大器的输出端连接，所述第二运算放大器的输出端与所述相位补偿模块的输入端连接；所述第三运算放大器的同相输入端与所述心电信号采集电极的第二输出端连接，所述第二运算放大器的反相输入端与所述第二运算放大器的输出端、第二电容的一端连接，所述第二电容的另一端与所述第三电阻的一端、第四运算放大器的同相输入端连接，所述第三电阻的另一端接地，所述第四运算放大器的反相输入端经所述第四电阻与所述第四运算放大器的输出端连接；所述第二运算放大器的反相输入端经所述第五电阻与所述第四运算放大器的反相输入端连接；所述第四运算放大器的输出端与所述幅度补偿模块的输入端连接。
3.如权利要求2所述的低失真心电信号采集处理电路，其特征在于，所述相位补偿模块包括第五运算放大器、第六运算放大器、第七运算放大器、第一电位器、第八电阻、第九电阻、第三电容以及第四电容，所述第六电阻的一端与所述第二运算放大器的输出端连接，所述第六电阻的另一端与所述第三电容的一端、第五运算放大器的同相输入端连接，所述第三电容的另一端接地，所述第五运算放大器的反相输入端与所述第五运算放大器的输出端连接；所述第四电容的一端与所述第二运算放大器的输出端连接，所述第四电容的另一端与所述第七电阻的一端、第六运算放大器的同相输入端连接，所述第七电阻的另一端接地，所述第六运算放大器的反相输入端与所述第六运算放大器的输出端连接，所述第六运算放大器的输出端经所述第一电位器与所述第五运算放大器的输出端连接；所述第一电位器的调节端与所述第七运算放大器的同相输入端连接，所述第七运算放大器的反相输入端经所述第八电阻接地，所述第七运算放大器的反相输入端经所述第九电阻与所述第七运算放大器的输出端连接，所述第七运算放大器的输出端作为所述相位补偿模块的输出端与所述主放大滤波模块的输入端连接。
4.如权利要求2所述的低失真心电信号采集处理电路，其特征在于，所述幅度补偿模块包括第八运算放大器、第二电位器及第十电阻，所述第八运算放大器的同相输入端与所述第四运算放大器的输出端连接，所述第八运算放大器的反相输入端与所述第十电阻的一端、第二电位器的一端、第二电位器的调节端连接，所述第十电阻的另一端接地，所述第二电位器的另一端与所述第八运算放大器的输出端连接，所述第八运算放大器的输出端作为所述幅度补偿模块的输出端与所述主放大滤波模块的输入端连接。
5.如权利要求1所述的低失真心电信号采集处理电路，其特征在于，所述主放大滤波模块包括第九运算放大器、第十一电阻、第十二电阻及第五电容，所述第九运算放大器的反相输入端与所述相位补偿模块的输出端连接，所述第九运算放大器的同相输入端与所述幅度补偿模块的输出端连接，所述第九运算放大器的第一增益调节端经所述第十一电阻与所述第九运算放大器的第二增益调节端连接，所述第九运算放大器的输出端与所述第十二电阻的一端连接，所述第十二电阻的另一端与所述第五电容的一端连接，所述第五电容的另一端接地，所述第十二电阻与所述第五电容的公共节点作为所述主放大滤波模块的输出端输出增益放大后的心电信号。
6.如权利要求2所述的低失真心电信号采集处理电路，其特征在于，所述低失真心电信号采集处理电路还包括用于将所述前置放大模块输出的共模信号反馈至心电信号采集对象的反馈模块，所述反馈模块的输入端与所述前置放大模块的输出端连接，所述反馈模块的输出端与所述心电信号采集对象连接。
7.如权利要求6所述的低失真心电信号采集处理电路，其特征在于，所述反馈模块包括第十运算放大器、第十一运算放大器、第十三电阻、第十四电阻、第十五电阻、第十六电阻、第十七电阻及第六电容，所述第十三电阻的一端与所述第五电阻的一端连接，所述第十三电阻的另一端与所述第十四电阻的一端、第十运算放大器的同相输入端连接，所述第十四电阻的另一端与所述第五电阻的另一端连接，所述第十运算放大器的反相输入端与所述第十运算放大器的输出端连接，所述第十运算放大器的输出端经所述第十五电阻与所述第十一运算放大器的反相输入端连接，所述第十一运算放大器的反相输入端经所述第十六电阻与所述第十一运算放大器的输出端连接，所述第六电容并联连接在所述第十六电阻的两端，所述第十一运算放大器的同相输入端接地，所述第十一运算放大器的输出端经所述第十七电阻与所述心电信号采集对象连接。
8.如权利要求7所述的低失真心电信号采集处理电路，其特征在于，所述低失真心电信号采集处理电路还包括用于检测所述主放大滤波模块输出的心电信号中的工频信号并输出至显示设备的检测模块，所述检测模块的输入端与所述主放大滤波模块的输出端连接，所述检测模块的输出端与所述显示设备连接。
9.如权利要求8所述的低失真心电信号采集处理电路，其特征在于，所述检测模块包括第十二运算放大器、第十三运算放大器、第十四运算放大器、第十八电阻、第十九电阻、第二十电阻、第二十一电阻、第二十二电阻以及第七电容，所述第十二运算放大器的同相输入端与所述主放大滤波模块的输出端连接，所述第十二运算放大器的反相输入端与所述第十二运算放大器的输出端连接，所述第十二运算放大器的输出端与所述第十八电阻的一端连接，所述第十八电阻的另一端与所述第七电容的一端、第八电容的一端、第十九电阻的一端连接，所述第十九电阻的另一端接地，所述第八电容的另一端与所述第二十电阻的一端、第十三运算放大器的输出端、第十四运算放大器的同相输入端连接，所述第二十电阻的另一端与所述第七电容的另一端、第十三运算放大器的反相输入端连接，所述第十三运算放大器的同相输入端接地，所述第十四运算放大器的反相输入端经所述第二十一电阻与所述第四运算放大器的输出端连接，所述第十四运算放大器的反相输入端经所述第二十二电阻接地，所述第十四运算放大器的输出端与所述显示设备连接。
10.一种心电采集设备，其特征在于，所述心电采集设备包括上述权利要求1至9中任一项所述的低失真心电信号采集处理电路。
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