心電前端採集模塊——AD8323功能與電路

AD8232是全集成式單導聯ECG前端,其中集成了儀表放大器、增益放大器、基準電壓緩衝、驅動導聯前端基準緩衝、右腿驅動電路、關斷功能,以及用戶可選的(交流或直流)導聯脫落檢測電路。AD8232解決了從電極到處理器之間的很多問題,整個外圍電路簡單,只需要幾個電阻電容器件即可完成前端電路設計,利用ADI提供的計算公式就可以輕鬆恰當設置這些電阻電容的參數值。選用AD8232的原因是單芯片的模擬信號鏈前端芯片大大簡化了系統設計。

前端採集模塊中的AD8232的功能在於單通道採集使用者的心電(ECG)信號,經過芯片和外圍電路的濾波處理和放大處理,並向stm32單片機的ADC輸入輸出電壓。由於本應用中利用不鏽鋼電極在雙手處測量心率信號。用戶手臂和上身運動會產生較大的運動僞像,並且長引線使得系統非常容易受到共模干擾影響。需要具有極窄的帶通特性,以便將心臟信號與干擾信號區分開來。,AD8232配置爲使用一個0.5 Hz雙極點高通濾波器,後接一個雙極點、40 Hz、低通濾波器。爲實現最佳共模抑制性能,需要驅動第三個電極。除40 Hz濾波功能以外,運算放大器級的增益還配置爲11,因此係統總增益爲1100。爲優化系統的動態範圍,增益電平可供調節,具體取決於輸入信號幅度(可能因電極位置而異)ADC輸入範圍。

前端採集模塊涉及到模擬電路和數字電路,所以電源需要設計隔離。由於ECG電信號是毫伏級電路,所以電路佈線設計和電源濾波電路需要嚴格穩定的設計。由於stm32單片機的工作電壓在3.3 V,爲了簡化電路,ADC的參考電壓,和AD8232的輸出範圍,我們都統一設計爲0.0 ~ 3.3 V。由於電路採用5 VUSB供電系統,所以我們採用了AMS1117降壓電路。同時增加0.1UF的電容作爲電壓紋波的濾波電路,提高電源電路的穩定性。



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