基于TL084C的心電信號檢測系統設計

摘要：給出了采用高精度低功耗TL084C四運放集成芯片，并通過合理的結構設計和參數選擇來實現抗干擾型便攜式心電信號檢測系統的簡易設計方法，該方法具有一定的實用價值。
關鍵詞：心電信號檢測；抗干擾；TL084C；共模抑制比

O 引言
心率作為檢測身體健康與否的一個重要指標，其重要性不言而喻。心電信號(ECS)作為強噪聲背景下的低頻微弱信號，是一種復雜的自然信號，所以對心電系統的設計有其特殊性。而對心電信號的了解有助于系統整體方案的設計。

l 心電信號頻譜分析
心電信號作為心臟電活動在人體體表的表現，是一種毫伏級的微弱低頻交流生物信號。一般來說，一個完整的心電信號波形包括P波、R波、QRS波、和T波。圖1所示是一般的心電信號的功率譜分析圖。由圖可見，其主要頻率成份在0．1～35Hz。而QRS復波群的能量又在心電信號中占據了很大的百分比，其能量分布于心電信號的中高頻區，峰值大約處于在5～15 Hz范圍。

因此，心電信號具有以下幾個特點：
◇信號極其微弱，一般只有0．05～4 mV，典型值為1 mV；
◇頻率范圍較低，頻譜范圍為0．1～35Hz，能量主要集中在5～20 Hz；
◇存在不穩定性。人體內部各器官間的相互影響以及各人的心臟位置、呼吸、年齡、是否經常鍛煉等因素，都會使心電信號發生相應變化；
◇干擾噪聲很強。對心電信號進行測量時，必然要與外界聯系，但由于其自身的信號非常微弱，因此，各種干擾噪聲非常容易影響測量。其ECS噪聲可能來自工頻(50 Hz)干擾、電極接觸噪點、運動偽跡、肌電噪聲(EMG)、呼吸引起的基線漂移和心電幅度變化以及其它電子設備的機器噪聲等諸多方面。
所以，在對心電信號進行檢測分析和處理時，應考慮其隨時間變化的低頻信號，應按其頻譜特性，選擇適當的放大系數，設計出合適的心電檢測放大電路。同時又必須進行一些必要的抗干擾技術處理(如負反饋，濾波等)，以得到比較干凈的心電信號。