一、系統需求
心電圖（ECG）信號測量系統通過測量活組織表面電位來記錄心臟在一段時間內的電性活動。通過將生物電位電極放置于人體特定部位以檢測心臟的信號，兩個電極間的差分電壓或某一電極與多電極平均電壓之間的差分電壓可在測量后顯示為 ECG 輸出上的一個通道。傳統的心電圖機信號鏈中采用 交流（AC）耦合以及硬件的高低通濾波，本設計采用直流（DC）耦合，用 8 個儀表放大器放大 8 個通道的信號， 8 通道信號通過 8 路復用器切換后進入 ADC， ADC 采樣結果送入 DSP 進行處理，濾波在 DSP 內用軟件實現，處理后的信號通過 UART 或 USB 送到 PC 機進行顯示。本設計用于 12 導聯直流耦合心電信號的測量，實現了導聯脫落信號檢測、起搏信號檢測、50Hz/60Hz 陷波器選擇、高通濾波器截止頻率選擇等功能。 （ADI參考實際）
直流耦合心電信號測量系統的硬件結構比較簡單，采用儀表放大器和 ADC 組合的結構。這里放大僅由儀表放大器完成，因為存在電極直流偏置影響，系統的放大倍數會受到限制。使用 18 位或更高分辨率的 ADC 對放大后的心電信號進行采樣。整個系統功耗較低，過載恢復速度快。
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典型的直流耦合心電信號測量系統結構框圖
2018-7-6 08:29 上傳
二、系統設計
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2018-7-6 08:32 上傳
在 ECG 信號處理中的一個重要器件是儀表放大器，它實現了對共模信號的抑制并無失真的放大微弱的心電信號。 AD8221 和 AD8220 的卓越共模抑制比（CMRR）性能是 ECG 設計 的最佳器件。本設計中采用 AD8221 對 8 通道信號進行放大，因為采用 DC 耦合方式，所以儀放的增益不會很大。RA 信號經過緩沖后，作為右腿驅動電路的輸入，右腿驅動電路可以提高系統抗共模及50Hz/60Hz 的干擾能力。8 通道的信號會送給 ADG1608 進行切換，ADG1608 為 8： 1 的多路復用器。ADC 為 18 位 250kHz 差分輸入型的 AD7691， ADC 輸入用 AD8475 來驅動。處理器為 BF527，這是一款可工作在400MHz，集成 USB， Ethernet MAC， SPORT， SPI，Timer， DMA 等外設，功耗在 400MHz 時為 80mW。 DSP 強大的處理能力非常適用于高性能濾波和 FFT 處理。USB 隔離器件選用了 ADuM4160。 | 
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