心电图机XD-104B输入电路、右腿驱动电路的分析与设计

　　在为病人作心电图时,首先要保护的是病人的安全;当病人在进行去颤治疗或施行高频电刀手术的同时,作心电检测时,还必须注意如何减少由于病人身上存在的高电压造成心电图机损坏的现象,因此,必须采用高电压保护。另外,病人在作正常的心电图检测时,空间电场在人体产生的干扰电压及共模干扰是非常严重的。

　　改进的XD-104B型单道心电图机的输入电路、右腿驱动电路采用电子线路,较好地解决了以上问题。如图1、图2所示。

　　1　输入电路

　　1.1　输入保护电路

　　见图1,在12导联的每个导联中,均采用了2个背靠背的稳压二极管作电压限幅(如V1和V2,V3和V4……),取二极管的电压值在±3～±20 V之间,并且要求每个二极管具有足够大的电阻,保证心电图机的输入阻抗不下降,否则会影响放大器的正常工作。而图1中的F1～F9为高压击穿型双端电压限制器,放在每个中压击穿型稳压管二极管的前部。用以阻止超出±50～±90 V的输入电压,如某导联的输入电压超此范围,该气体放电管将被击穿,心电图机得到保护。

图1　输入保护电路

　　1.2　高频滤波电路

　　除采用上述电压保护电路外,在输入端还加一滤波器。如图1所示,由每一个肢体电极或胸电极输送的信号,各自经过一个电阻(R₁₀～R₁₈),和一个电容(C₁～C₉)组成RC滤波电路,由人体窜入的外界高频干扰信号(例如附近电器产生火花或电焊火花产生的电磁波)经过滤波电路,大部分由电容器C旁路入地,阻止了高频干扰信号进入心电图机前置级,一般滤波器的截止频率为10 kHz左右,不影响正常心电信号输入。

　　设未经滤波前的干扰号为V_is,经此电路后变成V_i,比值V_i/V_is=1/1+(2πRC)²,由公式可看出,信号频率f愈高,V_i与V_is的比值就愈小,对频率低的信号,比值近似等于1,不起衰减作用。经以上分析得知,心电图机中采用图1所示的输入电路除可以充分保护心电图机本身及病人的安全外,还可减小干扰,而且作出的图形也较理想。

　　2　右腿驱动电路

　　心电图机的最小识别信号为20μA,空间交变电磁场在人体产生的感应电压,是心电检测时存在的主要干扰电压,空间电压在人体产生的干扰电压可用图2所示的等效电路。

　　其中:Z₁为空间与人体之间的阻抗,Z₂为人体与大地间的阻抗。

　　由上式可知,增大Z₁或减小Z₂均可达到减小U干扰的目的。

　　图2设计的右腿驱动电路,是右腿不接地,而由R₂₈接到负反馈放大器N₃的输入端1脚,以减小U干扰的方法。