脈搏信號調理電路的設計
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(2)低通濾波電路設計
脈搏信號的典型波形如圖6所示，具有近似脈沖波形的特征，為保證其不失真放大，必須充分考慮濾波器的相位特性。有三種典型的濾波器，巴特沃斯濾波器、切比雪夫濾波器和貝塞爾濾波器，其中，貝塞爾濾波器具有線性相移特性，最適用于脈搏信號的濾波處理。巴特沃斯濾波器和切比雪夫濾波器都會引起脈搏波形失真。本文設計采用二階貝塞爾有源低通濾波器，能獲得較好的高頻衰減特性和失真特性，可以減小輸出波形在上上升沿和下降沿出現的小幅過沖，實現對脈搏信號不失真地放大，具體電路如圖7所示。仿二階高通濾波電路可得該電路的截止頻率為
通過計算選取：R13=60 kΩ，R14=60 kΩ，C8=C9=0．12μF本文引用地址：http://www.104case.com/article/175837.htm
2．5 二級放大電路設計
脈搏信號屬于微伏級信號，即使經過性能優良的傳感器得到的信號也只是毫伏級。經前級電路處理后的脈搏信號幅度小，不能滿足A／D轉換的需求，需要對其進一步放大，才能與A／D轉換單元的輸入范圍匹配，從而減小量化誤差。經分析對比，該放大電路選用的是OP2177集成芯片，它具有噪聲低、增益精度高和線性度好的優勢，可滿足對信號進一步放大的需求。具體電路如圖8所示。一級放大電路對信號放大11倍，本級放大200倍，本級輸出的信號基可以達到1 V左右，能夠滿足信號采集的要求。
3 實驗結果及分析
3．1 測試過程
硬件電路設計完成后，進行硬件實際測試。輸入信號采用安捷倫函數發生器，該發生器具有幅值范圍寬、精度高、可靠的優點，用安捷倫示波器觀察信號調理電路的輸出波形。
3．2 結果與分析
輸入信號的頻率為1．2 Hz，幅值為0．01～1 mV(模擬正常脈搏信號的頻率和幅值)，具體實驗結果見表2。實驗結果表明，輸出波形穩定，波動范圍為2～20 mV，相對較小。實際測試表明，整個電路輸入阻抗可達15 MΩ，共模抑制比大于100 dB，噪聲小于0．1μV，對微弱的脈搏信號有良好的濾波、放大效果，且能滿足A／D轉換的要求。
4 結束語
脈搏信號凋理電路的性能決定了整個脈搏檢測系統的可靠性與穩定性。本文重點依據脈搏信號的特點，針對性地選擇元器件，并對所設計的硬件電路進行測試。實驗結果表明該電路具有較好的濾波、放大性能，且滿足A／D轉換的要求，進而提高了脈搏信號檢測的可靠性。
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