基于multisim的肌电信号的采集与分析

基于multisim的肌电信号的采集与分析内容摘要：

共 页 第 页 第 3 章 设计及仿真 本课题主要设计为采集部分电路，由于肌电信号十分微弱，所以对信号的采集首先就算是需要放大，信号采集过程还必不可少信号的滤波和陷波，下图为采集电路的流程图 图 2 采集电路流程图 人体皮肤表面的肌电信号很微弱，容易受到其它信号的干扰，因此需用放大器和滤波器对输入信号进行滤波、放大才能得到有效 且可识别的信号。 表面肌电信号一般只有微伏级电压，信号中往往夹带着低频 (接近直流 )和高频的干扰信号，真正有用的肌电信号大致在 10Hz500Hz 之间。 除此之外， 50Hz的工频信号也是一个重要的干扰源，如果不去除可能会掩盖表面肌电信号。 根据这些特殊要求，滤波器必须具有放大、滤波功能，并且要求具有高共模抑制比和好的抗干扰性。 根据肌电信号的特点，在选择设计放大器时，必须考虑以下几个参数： （ 1） 高输入阻抗 放大是最为常用的一种信号调理手段。 放大的目地就是要在对电模拟的信号进行数字化之前进行放大，消除噪声的影响，提高测量的 准确性。 生物信号源本身是高内阻的微弱信号源，源阻抗的不稳定性将使放大器电压增益 前置放大电路 滤波电路 主放大电路 陷波电路 共 页 第 页 不稳定。 再者，如果放大器输入阻抗不足够高 (与源阻杭相比 )，则造成信号的低频分量的幅度减小，产生低频失真。 （ 2)高共模抑制比 为了抑制人体所携带的工频干扰以及所测量的参数外的其它生理作用的干扰，需选用差动放大形式，因此 CMRR 值是放大器的主要指标。 生物电放大器的 CMI 汛值一般要求 60dB 一 80dB，高性能放大器的 CMRR 达 100dB。 各个电极处的皮肤接触电阻是不平衡的，这种不平衡造成的危害是共模干扰向差模干扰的转化，从而造成共模干 扰输出，而提高放大器的输入阻杭，则会减小这一转化。 3)低噪声、低漂移 我们知道，放大的低噪声性能主要取决于前置级，正确设计放大器的增益分配，在前置级的噪声系数较小时，可以获得良好的低噪声性能。 因此，为了确保第一级高增益放大的低失调电压、低失调电压漂移、低噪声的要求，我们选用 AD620AN 进行第一级放大。 AD620 具有高输入电阻、低输入偏置电流、低输入失调电流、低噪声、低功耗等特点，另外其增益 G的调节直接由一个外部电阻控制。 其主要枝术指标如下： 低电源电流： 50uA； 输入失调电压： 125uV； 输入失调 电流： O． 3nA； 输入偏置电流： O． 5nA； 最小共模抑制比： 93dB(G=10)； 高输入电阻： 10GΩ ； 最大功耗： 650mW。 具体设计电路如下： 共 页 第 页 图 3 前置放大电路 在检测电极和人体接触部分会有极化电压，一般几十毫伏，最大达 300mV，为了消除极化电压，前端用隔直处理。 其中 C1， R1， C2， R2 分别对两个输入信号其隔直滤波作用，对于 C1=0． 1uF， RI=10MΩ ，其时间常数 T=R1C1=ls，其截止频率为： fo = 1 / ( 2 π C 1 R 1 ) = 0 . 1 6。