CN215687915U - 一种高精度ecg信号测量装置 - Google Patents
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Abstract
本实用新型提供一种高精度ECG信号测量装置，包括信号放大单元、共模反馈单元、滤波单元、模数转换单元和处理单元，所述信号放大单元的输入端与电极片相连用于接收心电信号，所述信号放大单元的共模电压输出端与所述共模反馈单元的输入端相连，所述共模反馈单元的输出端与电极片相连用于向人体输出反相共模信号，所述信号放大单元的输出端与所述滤波单元的输入端相连，所述滤波单元的输出端与所述模数转换单元的输入端相连，所述模数转换单元与所述处理单元相连。本实用新型能捕捉高精度的ECG信号，并大大减少了共模噪声，具有精度高的稳定性好的特点。
Description
技术领域
本实用新型属于ECG检测技术领域，具体涉及一种高精度ECG信号测量装置。
背景技术
心电图(ECG)是用来捕捉心脏在一段时间内情况的反映，它通过外部电极连接到皮肤转换成电信号来采集。心脏外面形成的每个细胞膜都有一个关联电荷，它在每次心跳期间去极化。它以微小电信号的形式出现在皮肤上，可以通过心电图探测到并放大显示。ECG信号中存在很多噪声，此外系统还会合上来自电源线的50/60Hz噪声，形成共模信号。因此需要对其进行滤波。
实用新型内容
本实用新型的目的在于针对现有技术的不足之处，提供一种高精度ECG信号测量装置。
为解决上述技术问题，本实用新型第一方面提供了一种高精度ECG信号测量装置，包括信号放大单元、共模反馈单元、滤波单元、模数转换单元和处理单元，所述信号放大单元的输入端与电极片相连用于接收心电信号，所述信号放大单元的共模电压输出端与所述共模反馈单元的输入端相连，所述共模反馈单元的输出端与电极片相连用于向人体输出反相共模信号，所述信号放大单元的输出端与所述滤波单元的输入端相连，所述滤波单元的输出端与所述模数转换单元的输入端相连，所述模数转换单元与所述处理单元相连。
结合第一方面，在第一种可能的实现方式中，所述信号放大单元包括型号为AD8220和型号为AD8618的放大器芯片。
结合第一方面，在第二种可能的实现方式中，所述共模反馈单元包括型号为OP2177的放大器芯片。
结合第一方面，在第三种可能的实现方式中，所述滤波单元为包括型号为AD8618放大器芯片的五阶低通滤波器。
结合第一方面，在第四种可能的实现方式中，所述模数转换单元包括型号为型号为AD7685的ADC芯片。
结合第一方面，在第五种可能的实现方式中，所述处理单元包括Arduino Nano单片机。
与现有技术相比，本实用新型的有益效果为：能捕捉高精度的ECG信号，并大大减少了共模噪声，具有精度高的稳定性好的特点。
附图说明
图1示出了根据本实用新型一实施例的高精度ECG信号测量装置的示意图；
图2示出了根据本实用新型一实施例的高精度ECG信号测量装置的电路图。
具体实施方式
为了使本技术领域的人员更好地理解本说明书中的技术方案，下面将结合本说明书实施例中的附图，对本说明书实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本说明书一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本说明书中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都应当属于本说明书保护的范围。而且所描述的附图仅是示意性的而非限制性的。
在本文中，为使描述简洁，未对各个实施方案或实施例中的各个技术特征的所有可能的组合都进行描述。因此，只要这些技术特征的组合不存在矛盾，各个实施方案或实施例中的各个技术特征可以进行任意的组合，所有可能的组合都应当认为是本说明书记载的范围。
本实用新型中出现的不属于实用新型保护客体的内容都是为了使本领域技术人员更容易理解本方案，不应理解为对这些内容寻求保护，且这些内容均属于现有技术。
在本实用新型实施例的描述中，还需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“设置”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是有线通信地连接，也可以是无线通信地连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通；可以指的上述的一种含义，也可以指的是多种含义。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。
图1示出了根据本实用新型一实施例的高精度ECG信号测量装置的示意图。如图1所示，高精度ECG信号测量装置包括信号放大单元、共模反馈单元、滤波单元、模数转换单元和处理单元，所述信号放大单元的输入端与电极片相连用于接收心电信号，所述信号放大单元的共模电压输出端与所述共模反馈单元的输入端相连，所述共模反馈单元的输出端与电极片相连用于向人体输出反相共模信号，所述信号放大单元的输出端与所述滤波单元的输入端相连，所述滤波单元的输出端与所述模数转换单元的输入端相连，所述模数转换单元与所述处理单元相连。
所述信号放大单元可以包括型号为AD8220和型号为AD8618的放大器芯片。
所述共模反馈单元可以包括型号为OP2177的放大器芯片。
所述滤波单元可以为包括型号为AD8618放大器芯片的五阶低通滤波器。
所述模数转换单元可以包括型号为型号为AD7685的ADC芯片。
所述处理单元可以包括Arduino Nano单片机。
图2示出了根据本实用新型一实施例的高精度ECG信号测量装置的电路图。如图2所示，信号放大单元由输入放大器AD8220，高精度轨对轨运放AD8618及周边元件组成。在人体皮肤表面测得的电压范围为0.2mV～2mV。AD8220的高CMRR有助于抑制以输电线噪声形式或者源自手术室中其它设备的高频EMI干扰形式出现的共模信号。其满电源输出摆幅提供了宽动态范围，从而可提供比其它仪表放大器更高的增益。JFET输入级提供了5pF的大输入电容。当在AD8220前面串联输入电阻时，形成了减小高频噪声的RC滤波器。此外，AD8220的JFET输入级具有超低输入偏置电流并且没有电流噪声，从而使其可以用于很多阻抗的ECG应用。AD8220(U2)后面连接一个0.03Hz的高通滤波器，该高通滤波器由4.7uF(C5)的电容和1MΩ(R20)的电阻器构成，它能够去除电极之间出现的DC失调。之后，高精度轨对轨运放AD8618(U1A)提供额外的50倍增益，使得ECG信号进入0V～5V的ADC输入范围。AD8220的输入端设有由二极管、电阻和电容组成的过压保护电路，左右胸输入的信号经过过压保护电路，从而限制其电压。
共模反馈单元由op2177及外围电路组成。一个轨对轨电流运放op2177(U4)将在AD8220(U2)的增益设置电阻器中点处取得的共模电压反相并且放大，右腿的驱动电路通过将共模信号反相并驱动放回人体以帮助消除共模信号。op2177(U4)输出端处的499K的串联电阻器限制驱动流入人体的电流。
滤波单元由AD8618及周边电阻、电容组成，实质上为一个有源五阶贝塞尔低通滤波器，可以去除频率大约160Hz的信号。
模数转换单元由ADR425及ADC芯片AD7685组成。经过滤波后的输出信号送到ADC芯片AD7685(U5)，进行16BIT模数转换。ADR425为AD7685提供电压基准。.
处理单元由Arduino Nano单片机组成，通过SPI接口获取ECG数据并进行处理。
应当理解的是，本说明书未详细阐述的部分均属于现有技术。本实用新型的保护范围不限于上述的实施例，显然，本领域的技术人员可以对本实用新型进行各种改动和变形而不脱离本实用新型的范围和精神。倘若这些改动和变形属于本实用新型权利要求及其等同技术的范围，则本实用新型的意图也包含这些改动和变形在内。
Claims (6)
1.一种高精度ECG信号测量装置，其特征在于：包括信号放大单元、共模反馈单元、滤波单元、模数转换单元和处理单元，所述信号放大单元的输入端与电极片相连用于接收心电信号，所述信号放大单元的共模电压输出端与所述共模反馈单元的输入端相连，所述共模反馈单元的输出端与电极片相连用于向人体输出反相共模信号，所述信号放大单元的输出端与所述滤波单元的输入端相连，所述滤波单元的输出端与所述模数转换单元的输入端相连，所述模数转换单元与所述处理单元相连。
2.根据权利要求1所述的高精度ECG信号测量装置，其特征在于：所述信号放大单元包括型号为AD8220和型号为AD8618的放大器芯片。
3.根据权利要求1所述的高精度ECG信号测量装置，其特征在于：所述共模反馈单元包括型号为OP2177的放大器芯片。
4.根据权利要求1所述的高精度ECG信号测量装置，其特征在于：所述滤波单元为包括型号为AD8618放大器芯片的五阶低通滤波器。
5.根据权利要求1所述的高精度ECG信号测量装置，其特征在于：所述模数转换单元包括型号为型号为AD7685的ADC芯片。
6.根据权利要求1所述的高精度ECG信号测量装置，其特征在于：所述处理单元包括Arduino Nano单片机。
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