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基于AD705J的右腿驅動電路設計

zoLj_HWdesigner ? 來源:工程師看海 ? 作者:工程師看海 ? 2022-04-15 16:08 ? 次閱讀

原文來自公眾號:工程師看海

下圖是典型的心電放大電路,AD620是3運放儀表放大器,AD705J構成右腿驅動電路,右腿驅動電路的主要作用是提高共模抑制比,減少50Hz或60Hz的工頻干擾。

d03a6fa0-bc8a-11ec-aa7f-dac502259ad0.png

那么右腿驅動電路的原理是怎樣的呢?

右腿驅動電路可以簡化為下面框圖,Vi_cm是輸入的共模電壓,Vf_cm是反饋回來的電壓,Vsum_cm是輸入和反饋求和后的電壓,Vo_cm是輸出的電壓,前置儀表放大器對于共模信號而言放大倍數A=1,右腿驅動電路的放大倍數大約幾十倍,是反向比例放大。

d059f3d4-bc8a-11ec-aa7f-dac502259ad0.png

根據上圖我們可以得到系統輸入輸出關系:

Vo_cm = Vsum_cm * A = Vsum_cm

Vsum_cm = Vi_cm + Vf_cm

Vf_cm = -F*Vo_cm

合并上面兩個公式得到:

Vo_cm = Vi_cm/ (1 + F)

放大倍數F比較大,因此輸入共模電壓就被衰減了,Vo_cm會非常小,共模抑制比是差模增益與共模增益的比值,因此共模抑制比就可以提高。

總結來說就是,提取出共模電壓,對其進行反向放大,再反饋回人體,人體共模信號疊加這個反向放大的共模信號后就會被抑制。

下圖是基于multisim的右腿驅動仿真電路圖,(獲取仿真文件方法:公眾號:工程師看海 后臺回復:右腿驅動),U1A作為加法器來代替前置儀表放大器(共模增益為1),它的輸出Vo_cm = Vi_cm + Vf_cm, U1B是右腿驅動部分,是反向比例放大,放大倍數是-40倍。

d0710cea-bc8a-11ec-aa7f-dac502259ad0.png

仿真波形見下圖,兩條淺藍色的曲線分別是輸出、求和后的波形Vo_cm和Vsum_cm,可以看到二者的幅值非常低,接近0電平,也就是說疊加在人體上的共模電壓被有效降低(接近GND,這又是一個有趣的內容,以后會介紹GND相關的內容),輸入的共模信號被很大程度壓制下來,從100mV降低到2.5mV。根據前文分析,理論上應該降低為:Vo_cm = Vi_cm/ (1 + F) = 100/41 = 2.439 mV,仿真與理論計算結果一致。

d08b59ce-bc8a-11ec-aa7f-dac502259ad0.png

d099ad80-bc8a-11ec-aa7f-dac502259ad0.png

值得一提的是,共模信號只能被抑制,而不能完全被去除,同時,由于電路不能做到完全對稱,所以一部分共模信號還是會轉換成差模信號,并且被放大,最終在頻譜上出現,因此,有必要增加硬件或軟件措施,進一步抑制共模干擾(50Hz工頻干擾)。

d0b2d18e-bc8a-11ec-aa7f-dac502259ad0.png

以上就是關于右腿驅動電路的探討,你學廢了嗎?


審核編輯:湯梓紅

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原文標題:右腿驅動電路原理?心電采集必備,有仿真文件!

文章出處:【微信號:HWdesigner,微信公眾號:HWdesigner】歡迎添加關注!文章轉載請注明出處。

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