CN207067724U - 一种用于检测心电图机的叠加信号产生电路 - Google Patents
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Abstract
本实用新型公开了一种用于检测心电图机的叠加信号产生电路，包括微控制器、第一DA变换器、第二DA变换器、第一仪表放大器和第二仪表放大器和虚地发生器；其中第一DA变换器和第二DA变换器均与微控制器电连接；第一DA变换器的第一输出端与第一仪表放大器的同相输入端电连接，第一DA变换器的第二输出端与第一仪表放大器的反输入端电连接；第二DA变换器的第一输出端与第二仪表放大器的同相输入端电连接，第二DA变换器的第二输出端与第二仪表放大器的反输入端电连接；第二仪表放大器的参考端与虚地发生器的输出端电连接，第二仪表放大器的输出端与第一仪表放大器的参考端电连接；第一仪表放大器的输出端为叠加信号产生电路的输出端。
Description
技术领域
本实用新型属于测试仪器技术领域，特别涉及一种用于检测心电图机的叠加信号产生电路。
背景技术
心电图是利用心电图机从体表记录心脏每一心动周期所产生的电活动变化而得到的图形，是心脏兴奋的发生、传播及恢复过程的客观指标，是临床最常用的检查之一。心电图应用广泛，常用于对各种心律失常、心室心房肥大、心肌梗死、心率异常、心肌缺血、电解质紊乱、心衰等病症的检查。
作为一种方便有效的心脏检测手段，心电图机在临床上得到了大量的应用，基本上所有的医疗机构都会配置心电图机，特别是在远程医疗逐步普及的今天，心电图机的使用场景将会下沉，甚至直接进入家庭，实现心脏疾病的自助式预警，在这样光明的前景下，怎么样保障心电图机的品质、方便快速地检测心电图机的品质，面向众多的心电图机在实现有效检测的同时降低检测成本，将成为一个新的课题
在2013年发布的YY 1139-2013标准，将是评价心电图机性能的指导性文件。为此，申请人按照YY 1139-2013设计了“心电图机性能自动检测仪”，旨在准确、方便、廉价地对心电图机性能做出评价，本实用新型即是“心电图机性能自动检测仪”的信号产生电路。
YY 1139-2013中需要的测试信号除了需要正弦波、方波、三角波、单脉冲、多脉冲等小信号外，多处需要测试对极化电压的耐受性，即在毫伏级小信号上突然叠加正或负的毫伏级大信号，并观察心电图机的输出结果。
常规的用于检测心电图机的叠加信号产生电路中，依赖电路产生需要的大信号和小信号，再通过模拟信号加法器和模拟开关来叠加大信号和小信号，这样的电路有两个缺点：一是模拟信号加法器必须使用运放和电阻器搭成，而电阻器的精度和过多的元件连接，会引入较大的误差和噪声；二是模拟开关在切换的瞬间，会引入瞬间悬空形成的尖毛刺，带来测试信号的误差。
发明内容
本实用新型的目的在于，针对上述现有技术的不足，提供一种改进了的用于检测心电图机的叠加信号产生电路，没有切换带来的尖毛刺，不会引入较大的误差和噪声。
为解决上述技术问题，本实用新型所采用的技术方案是：
一种用于检测心电图机的叠加信号产生电路，其结构特点是包括微控制器、第一DA变换器、第二DA变换器、第一仪表放大器和第二仪表放大器和虚地发生器；其中第一DA变换器和第二DA变换器均与微控制器电连接；第一DA变换器的第一输出端与第一仪表放大器的同相输入端电连接，第一DA变换器的第二输出端与第一仪表放大器的反输入端电连接；第二DA变换器的第一输出端与第二仪表放大器的同相输入端电连接，第二DA变换器的第二输出端与第二仪表放大器的反输入端电连接；第二仪表放大器的参考端与虚地发生器的输出端电连接，第二仪表放大器的输出端与第一仪表放大器的参考端电连接；第一仪表放大器的输出端为叠加信号产生电路的输出端。
进一步地，所述第一DA变换器的第一输出端通过第一二阶低通滤波器与第一仪表放大器的同相输入端电连接。
进一步地，所述第二DA变换器的第一输出端通过第二二阶低通滤波器与第二仪表放大器的同相输入端电连接。
借由上述结构，本实用新型采用DA变换器产生信号。第一DA变换器产生的一路信号经过第一二阶低通滤波器滤除数字噪声后直接作为大信号使用，是否叠加或变换幅度由微控制器控制DA变换器实现。对于不叠加大信号的情况，微控制器控制第一DA变换器输出0V即可，没有切换带来的毛刺。第一DA变换器产生的一路信号经过第二二阶低通滤波器滤除数字噪声，然后衰减得到小信号，最后利用仪表放大器的参考端实现信号的精密叠加。
作为一种优选方式，所述第一DA变换器包括TLV5637芯片及其外围电路；TLV5637芯片的第一脚和第二脚均与微控制器电连接，TLV5637芯片的第四脚与第一仪表放大器的同相输入端电连接，TLV5637芯片的第七脚与第一仪表放大器的反输入端电连接。
作为一种优选方式，所述第二DA变换器包括TLV5637芯片及其外围电路；TLV5637芯片的第一脚和第二脚均与微控制器电连接，TLV5637芯片的第四脚与第二仪表放大器的同相输入端电连接，TLV5637芯片的第七脚与第二仪表放大器的反输入端电连接。
作为一种优选方式，所述第一仪表放大器包括AD620芯片及其外围电路；AD620芯片的第二脚与第一DA变换器的第二输出端电连接，AD620芯片的第三脚与第一DA变换器的第一输出端电连接，AD620芯片的第五脚与第二仪表放大器的输出端电连接，AD620芯片的第六脚为叠加信号产生电路的输出端。
作为一种优选方式，所述第二仪表放大器包括AD620芯片及其外围电路；AD620芯片的第二脚与第二DA变换器的第二输出端电连接，AD620芯片的第三脚与第二DA变换器的第一输出端电连接，AD620芯片的第五脚与虚地发生器的输出端电连接，AD620芯片的第六脚与第一仪表放大器的参考端电连接。
作为一种优选方式，所述第一二阶低通滤波器包括第一电阻、第二电阻、第一电容和第二电容；第一电阻和第二电阻串接于第一DA变换器的第一输出端与第一仪表放大器的同相输入端之间；第一电容的一端接入第一电阻与第二电阻之间，第一电容的另一端接地；第二电容的一端接入第二电阻与第一仪表放大器的同相输入端之间，第二电容的另一端接地。
作为一种优选方式，所述第二二阶低通滤波器包括第三电阻、第四电阻、第三电容和第四电容；第三电阻和第四电阻串接于第二DA变换器的第一输出端与第二仪表放大器的同相输入端之间；第三电容的一端接入第三电阻与第四电阻之间，第三电容的另一端接地；第四电容的一端接入第四电阻与第二仪表放大器的同相输入端之间，第四电容的另一端接地。
作为一种优选方式，所述虚地发生器包括TLC2252芯片、第五电阻、第六电阻、第五电容、第六电容、第七电容和第八电容；第五电阻和第六电阻的一端均与TLC2252芯片的第六脚相连，第五电阻的另一端接地，第六电阻的另一端与TLC2252芯片的第七脚相连；第五电容和第六电容并接在电源正极和TLC2252芯片的第七脚之间，第七电容和第八电容并接在TLC2252芯片的第七脚与地之间；TLC2252芯片的第七脚为虚地发生器的输出端。
与现有技术相比，本实用新型没有切换带来的尖毛刺，不会引入较大的误差和噪声，精度高。
附图说明
图1为本实用新型一实施例的结构示意图。
图2为第一DA变换器的电路图。
图3为第二DA变换器的电路图。
图4为仪表放大器的电路图。
图5为虚地发生器的电路图。
具体实施方式
本实用新型主要由三个部分组成，分别是：虚地发生器8、DA模拟信号产生电路和叠加信号产生电路。
如图1至图5所示，本实用新型的一实施例包括微控制器1、第一DA变换器2、第二DA变换器3、第一仪表放大器6和第二仪表放大器7和虚地发生器8；其中第一DA变换器2和第二DA变换器3均与微控制器1电连接；第一DA变换器2的第一输出端与第一仪表放大器6的同相输入端电连接，第一DA变换器2的第二输出端与第一仪表放大器6的反输入端电连接；第二DA变换器3的第一输出端与第二仪表放大器7的同相输入端电连接，第二DA变换器3的第二输出端与第二仪表放大器7的反输入端电连接；第二仪表放大器7的参考端与虚地发生器8的输出端电连接，第二仪表放大器7的输出端与第一仪表放大器6的参考端电连接；第一仪表放大器6的输出端为叠加信号产生电路的输出端。
所述第一DA变换器2的第一输出端通过第一二阶低通滤波器4与第一仪表放大器6的同相输入端电连接。
所述第二DA变换器3的第一输出端通过第二二阶低通滤波器5与第二仪表放大器7的同相输入端电连接。
所述第一DA变换器2包括TLV5637芯片及其外围电路；TLV5637芯片的第一脚和第二脚均与微控制器1电连接，TLV5637芯片的第四脚与第一仪表放大器6的同相输入端电连接，TLV5637芯片的第七脚与第一仪表放大器6的反输入端电连接。
所述第二DA变换器3包括TLV5637芯片及其外围电路；TLV5637芯片的第一脚和第二脚均与微控制器1电连接，TLV5637芯片的第四脚与第二仪表放大器7的同相输入端电连接，TLV5637芯片的第七脚与第二仪表放大器7的反输入端电连接。
所述第一仪表放大器6包括AD620芯片及其外围电路；AD620芯片的第二脚与第一DA变换器2的第二输出端电连接，AD620芯片的第三脚与第一DA变换器2的第一输出端电连接，AD620芯片的第五脚与第二仪表放大器7的输出端电连接，AD620芯片的第六脚为叠加信号产生电路的输出端。
所述第二仪表放大器7包括AD620芯片及其外围电路；AD620芯片的第二脚与第二DA变换器3的第二输出端电连接，AD620芯片的第三脚与第二DA变换器3的第一输出端电连接，AD620芯片的第五脚与虚地发生器8的输出端电连接，AD620芯片的第六脚与第一仪表放大器6的参考端电连接。
所述第一二阶低通滤波器4包括第一电阻R2、第二电阻R3、第一电容C20和第二电容C33；第一电阻R2和第二电阻R3串接于第一DA变换器2的第一输出端与第一仪表放大器6的同相输入端之间；第一电容C20的一端接入第一电阻R2与第二电阻R3之间，第一电容C20的另一端接地；第二电容C33的一端接入第二电阻R3与第一仪表放大器6的同相输入端之间，第二电容C33的另一端接地。
所述第二二阶低通滤波器5包括第三电阻R5、第四电阻R6、第三电容C15和第四电容C16；第三电阻R5和第四电阻R6串接于第二DA变换器3的第一输出端与第二仪表放大器7的同相输入端之间；第三电容C15的一端接入第三电阻R5与第四电阻R6之间，第三电容C15的另一端接地；第四电容C16的一端接入第四电阻R6与第二仪表放大器7的同相输入端之间，第四电容C16的另一端接地。
所述虚地发生器8包括TLC2252芯片、第五电阻R36、第六电阻R47、第五电容C51、第六电容C52、第七电容C53和第八电容C54；第五电阻R36和第六电阻R47的一端均与TLC2252芯片的第六脚相连，第五电阻R36的另一端接地，第六电阻R47的另一端与TLC2252芯片的第七脚相连；第五电容C51和第六电容C52并接在电源正极和TLC2252芯片的第七脚之间，第七电容C53和第八电容C54并接在TLC2252芯片的第七脚与地之间；TLC2252芯片的第七脚为虚地发生器8的输出端。
如图示所示，产品工作在5V单电压下，虚地发生器8的作用是产生信号的虚拟地电位，其中Vref采用2.5V的精密电压源，通过运放TLC2252（U4）产生3V的虚拟地电位，由TLC2252芯片（U4）的第七脚输出，供整个电路系统使用，作为信号的基准点。
DA模拟信号产生电路主要由两片TLV5637实现，TLV5637是TI公司生产的2通道12bit精密电压型DA变换器，它工作在单5V电压下，下位机中的微控制器1通过SPI口连接到两片TLV5637，按需要向它们发送数据，并控制它们产生相应的模拟信号，模拟信号的范围是0~2.5V，采用2个通道的目的是为了连接后端的仪表放大器，以便形成虚拟地周围的“正负”信号，供后端仪表放大器叠加。
叠加信号产生电路主要由两片精密仪表放大器AD620（U5和U20）组成，U5所在的通道产生小信号，U5产生的信号OutputOUTA先经过R5、R6、C15、C16第二二阶低通滤波器5滤除数字噪声，OutputOUTB提供该路信号的中点，U5工作在增益为1的状态，实际效果是模拟信号减法器，U5的第五脚是参考端，完成相减后，形成在虚拟地周围的“正负”信号。该信号经过181倍衰减后，形成测试的小信号。U20所在的通道完成大信号低通滤波和信号叠加，U20产生的信号OverlayOUTA先经过R2、R3、C20、C33第一二阶低通滤波器4滤除数字噪声，OverlayOUTB提供该路信号的中点，U20工作在增益为1的状态，实际效果是模拟信号减法器，U20的第五脚参考端接小信号，完成相减后，形成在小信号周围的“正负”信号，这即是需要的叠加信号。
上面结合附图对本实用新型的实施例进行了描述，但是本实用新型并不局限于上述的具体实施方式，上述的具体实施方式仅仅是示意性的，而不是局限性的，本领域的普通技术人员在本实用新型的启示下，在不脱离本实用新型宗旨和权利要求所保护的范围情况下，还可做出很多形式，这些均属于本实用新型的保护范围之内。
Claims (10)
1.一种用于检测心电图机的叠加信号产生电路，其特征在于，包括微控制器（1）、第一DA变换器（2）、第二DA变换器（3）、第一仪表放大器（6）和第二仪表放大器（7）和虚地发生器（8）；其中第一DA变换器（2）和第二DA变换器（3）均与微控制器（1）电连接；第一DA变换器（2）的第一输出端与第一仪表放大器（6）的同相输入端电连接，第一DA变换器（2）的第二输出端与第一仪表放大器（6）的反输入端电连接；第二DA变换器（3）的第一输出端与第二仪表放大器（7）的同相输入端电连接，第二DA变换器（3）的第二输出端与第二仪表放大器（7）的反输入端电连接；第二仪表放大器（7）的参考端与虚地发生器（8）的输出端电连接，第二仪表放大器（7）的输出端与第一仪表放大器（6）的参考端电连接；第一仪表放大器（6）的输出端为叠加信号产生电路的输出端。
2.如权利要求1所述的用于检测心电图机的叠加信号产生电路，其特征在于，所述第一DA变换器（2）的第一输出端通过第一二阶低通滤波器（4）与第一仪表放大器（6）的同相输入端电连接。
3.如权利要求1所述的用于检测心电图机的叠加信号产生电路，其特征在于，所述第二DA变换器（3）的第一输出端通过第二二阶低通滤波器（5）与第二仪表放大器（7）的同相输入端电连接。
4.如权利要求1至3任一项所述的用于检测心电图机的叠加信号产生电路，其特征在于，所述第一DA变换器（2）包括TLV5637芯片及其外围电路；TLV5637芯片的第一脚和第二脚均与微控制器（1）电连接，TLV5637芯片的第四脚与第一仪表放大器（6）的同相输入端电连接，TLV5637芯片的第七脚与第一仪表放大器（6）的反输入端电连接。
5.如权利要求1至3任一项所述的用于检测心电图机的叠加信号产生电路，其特征在于，所述第二DA变换器（3）包括TLV5637芯片及其外围电路；TLV5637芯片的第一脚和第二脚均与微控制器（1）电连接，TLV5637芯片的第四脚与第二仪表放大器（7）的同相输入端电连接，TLV5637芯片的第七脚与第二仪表放大器（7）的反输入端电连接。
6.如权利要求1至3任一项所述的用于检测心电图机的叠加信号产生电路，其特征在于，所述第一仪表放大器（6）包括AD620芯片及其外围电路；AD620芯片的第二脚与第一DA变换器（2）的第二输出端电连接，AD620芯片的第三脚与第一DA变换器（2）的第一输出端电连接，AD620芯片的第五脚与第二仪表放大器（7）的输出端电连接，AD620芯片的第六脚为叠加信号产生电路的输出端。
7.如权利要求1至3任一项所述的用于检测心电图机的叠加信号产生电路，其特征在于，所述第二仪表放大器（7）包括AD620芯片及其外围电路；AD620芯片的第二脚与第二DA变换器（3）的第二输出端电连接，AD620芯片的第三脚与第二DA变换器（3）的第一输出端电连接，AD620芯片的第五脚与虚地发生器（8）的输出端电连接，AD620芯片的第六脚与第一仪表放大器（6）的参考端电连接。
8.如权利要求2所述的用于检测心电图机的叠加信号产生电路，其特征在于，所述第一二阶低通滤波器（4）包括第一电阻（R2）、第二电阻（R3）、第一电容（C20）和第二电容（C33）；第一电阻（R2）和第二电阻（R3）串接于第一DA变换器（2）的第一输出端与第一仪表放大器（6）的同相输入端之间；第一电容（C20）的一端接入第一电阻（R2）与第二电阻（R3）之间，第一电容（C20）的另一端接地；第二电容（C33）的一端接入第二电阻（R3）与第一仪表放大器（6）的同相输入端之间，第二电容（C33）的另一端接地。
9.如权利要求3所述的用于检测心电图机的叠加信号产生电路，其特征在于，所述第二二阶低通滤波器（5）包括第三电阻（R5）、第四电阻（R6）、第三电容（C15）和第四电容（C16）；第三电阻（R5）和第四电阻（R6）串接于第二DA变换器（3）的第一输出端与第二仪表放大器（7）的同相输入端之间；第三电容（C15）的一端接入第三电阻（R5）与第四电阻（R6）之间，第三电容（C15）的另一端接地；第四电容（C16）的一端接入第四电阻（R6）与第二仪表放大器（7）的同相输入端之间，第四电容（C16）的另一端接地。
10.如权利要求1至3任一项所述的用于检测心电图机的叠加信号产生电路，其特征在于，所述虚地发生器（8）包括TLC2252芯片、第五电阻（R36）、第六电阻（R47）、第五电容（C51）、第六电容（C52）、第七电容（C53）和第八电容（C54）；第五电阻（R36）和第六电阻（R47）的一端均与TLC2252芯片的第六脚相连，第五电阻（R36）的另一端接地，第六电阻（R47）的另一端与TLC2252芯片的第七脚相连；第五电容（C51）和第六电容（C52）并接在电源正极和TLC2252芯片的第七脚之间，第七电容（C53）和第八电容（C54）并接在TLC2252芯片的第七脚与地之间；TLC2252芯片的第七脚为虚地发生器（8）的输出端。
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