51单片机的心电信号采集处理系统+电路图+封装图(6)
3.2.3 元器件参数计算
表1.2 元器件参数
元器件 R1 R3 RC1
参数 24.9KΩ 24.9KΩ 8.25KΩ
通过计算Rx可以计算出控制增益，由公式（1.1）可计算出：
（1.2）
由计算可知，前置放大器的增益约为8倍左右，符合本设计的要求。所以本电路可以选择表1.2中的器件，搭建出的放大电路可以保证前置放大电路的设计要求。
3.2.4 补偿电路的设计
设置补偿电路的目的有两个，一个是为了抵消人体信号源中的各种噪声干扰，其中有工频干扰等，还有一个是为了右腿驱动，把信号返回给右腿以形成完整的回路，虽然说AD620AN芯片的共模抑制比比较的高，但是当接入其它的电路时，其共模抑制比就会变的比较的低，所以当我们在考虑提高共模抑制比的同时，也需要考虑用直接降低共模信号的放大来提高共模抑制比的值，所以右腿驱动电路就是一个很好的降低抑制共模信号的方法[4]，把反向放大器AD705JN的输出端连接到右腿，并和主放大器AD620AN相连，从而可以将共模信号抑制1+K倍（K为反向放大器AD705JN的增益），从而有效的降低了共模信号。
AD705JN是一款低功耗双极运算放大器，它成本低、低漂移、具有高直流精度、低噪声等特点，1号和8号管脚是偏置平衡（调零端），2号管脚为反相输入端，3号管脚为正向输入端，4号管脚接-3V电压，7号管脚接+3V电压，5号管脚为补偿端口，6号管脚是输出端口，其芯片管脚图如图1.8所示。
图1.8 AD705JN管脚图
补偿电路的组成由放大器AD705JN、C1、R2、R4组成，放大器输出端口接到右腿参考端。心电信号是人体表面特定的点与点之间形成的差模电压，信号幅度在0.5mV~8mV之间，而典型值为1mV。心电信号受到的工频干扰会非常强，一般情况下人体的工频幅值会在V级，比心电信号大了3个数量级，而且工频干扰常以共模形式出现。所以引入补偿电路的主要方法，是在前级放大电路的反馈端与信号源的接地端建立一个共模负反馈，为提高反馈深度，将反馈信号放大后接回人体信号源参考端，这样可以最大限度的抵消工频干扰。补偿电路原理图如1.9所示。
图1.9 补偿电路原理图
3.3 滤波电路部分的设计
滤波电路是一种能使有用的频率信号通过，与此同时，也能抑制无用的频率信号的电子装置。在工程上，通常使用它来做信号处理、数据传送和抑制干扰等。20世纪60年代以来，集成运放获得了迅速的发展，由其与R、C组合而成的有源滤波电路，具有不用电感、体积小、重量轻等优点。此外，集成运放的开环电压增益和输入阻抗都非常的高，但是输入阻抗又很低，构成有源滤波电路后还具有一定的电压放大和缓冲作用。但是其带宽有限，所以目前的滤波电路工作频率还是难以做的很高，以及难于对功率信号进行滤波，这个就是它的不足之处[5]。而低通滤波器是指能允许通过到截止频率位置的频率信号，正如上文所说，本设计采用干电池供电，而50Hz的工频干扰信号由软件部分滤除，只需滤除100Hz以上的频率信号，所以需要设计一个截止频率为100Hz的低通滤波器，本设计可以使用有源低通滤波器，根据所学知识可知，首先要确定低通滤波器的一个大致的形式[14]，然后再通过计算来确定滤波器所选用的电阻值、电容值，确定的截止频率为100Hz。
在本次设计中，选用的放大器型号为LF411CN，LF411CN是一款成本低、低漂移、速度快的运算放大器，它的供电电压较低但是增益很大，可用于要求低输入失调电压和漂移、低输入偏置电流、高输入阻抗、高转换的电路，芯片的1号和5号管脚是平衡端，可以用来调零或是接入平衡电阻，2号管脚为反相输入端，3号管脚为正向输入端，4号管脚接-3V电压，7号管脚接+3V电压，8号管脚为悬空端口，6号管脚是输出端口，其芯片管脚图如图2.0所示。
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