AT89C51单片机的便携式电子血压计的设计+流程图(4)
脉搏传感器输出的电压信号一般都比较弱，都是在毫伏级，我们需要对其进行放大处理以便进行后续处理。所以，设计前置放大电路，将脉搏传感器输出的信号进行放大，然后再通过次级放大电路和滤波电路，使之成为幅值频率适当的信号，便于后续电路的处理。
MPX4115型压电式脉搏传感器的输出电压大约在-10mv～40mv之间，在后续电路中需要将其通过次级放大电路，将信号放大，使幅值合适，再送入A/D转换器。
3.2 前置放大器
MPX4115型压电式脉搏传感器输出电压大约在-10mv～40mv之间，而且生物信号的幅度小、频率低，测量过程存在的比较强的背景噪声和干扰以及初级放大电路应具有很高的共模抑制比、高增益、低噪声和高输入阻抗，并且需要有合适的通频带宽和动态范围等特点。生理信号的这些特性对初级放大器的要求很高，为了满足这些要求，我选择三运放前置放大器[7]。
图4 三运放前置放大原理图
求得输出电压为： Vo=-(ViI-Vi2)-2(ViI-Vi2)Rf/Rg （1）
放大倍数为： A=-Vo/(Vil-Vi2)=1+2Rf/Rg （2）
由于采集的血压信号放大到所需的电压范围为0~6V，还需要再加次级放大。
Ad=Ad1.Ad2=(1+ ) =15 （3）
图5 放大电路
用示波器对输入信号和输出信号进行对比显示，根据波形图计算出实际放大倍数：
（4）
跟实际放大倍数相比几乎无误差。
3.3 袖带压力信号处理模块
图6 二阶有源低通滤波器及次级放大电路图
从压力传感器中获得的血压信号包含袖带内压力信号，该信号非常缓慢，是一个低频信号，要想提取袖带压力信号需采用低通滤波器[8]。鉴于二阶低通滤波器比一阶衰减的快，对高频的信号滤波效果好，故本设计采用二阶有源低通滤波器。
在本设计中取C1=C2=C=25µF，R9=R11=R=10K。则求得：
截止频率：f0=0.62Hz
前级放大倍数：Af=1+1.2=2.2
后级为同向比例运算放大电路，其放大倍数为：
A3= =11.5 （5）
故袖带压力信号的放大倍数为：
A=Ad×Af×A3=15×2.2×11.5=379.5≈380 （6）
在示波器输入端加载一个1V/0.3HZ的正弦信号，然后将正弦信号改为1V/3HZ，用滤波器观察输入输出波形，0.3Hz的正弦信号能很好的通过，而3HZ的信号被滤掉，说明此低通滤波器满足设计要求。
3.4 脉搏波信号处理模块
一般来说，脉搏波信号的频率范围为0.6~6.4Hz。为此本文设计的带通滤波器：通过频率为0.4~6.6HZ以获取脉搏波信号，带通滤波器为两级带通滤波器的级联，因为级联后的带通滤波器将提供出更高的增益，并且级联后的滤波器的频率响应比一级带通滤波器的频率响应会更尖锐，能提高输出信噪比[6]。