来自2012的单导联心电AFE

来自2012的单导联心电AFE

一直有个片子我想写，但是搁置，它就是AD822：

它的分类其实在仪表放大器上面，数据手册到了D

这个片子和KS10xx一样，也是一个AFE的芯片，具体数据取决于后端的ADC本事。这个芯片真的让我学到很多知识，但是这篇就写它的第一级运放结构。

输出引脚有两个，OUT是完全调理的信号，IAOUT是仪表放大器的

仪表放大器墙裂推荐这个

这个是最经典的三运放结构

但是AD822这个的设计不一样：

GM1 是一个跨导放大器，它的作用是将输入电压转换成与之成比例的电流。

GM2 接收来自 GM1 输出的电流，其输入端电压与 GM1 输入端的电压相等。此时，GM2 通过反馈将该电流匹配到其输入端。

由于反馈作用，GM2的输入端电压会调整到与GM1产生的电流相平衡。

由于 GM1 和 GM2 是相互匹配的，所以如果存在任何电压误差，产生的误差电流将由 C1 电容进行积分。

这个积分器的电压，一路送到了GM2做信号，还有一路就输出到了IAOUT，我想在后面这里也可以采集，在信号里面减去，因为是直流的信号

任何的失配都会产生误差电流，该电流被C1积分，产生电压，反馈到GM2的输入端，进一步减小误差。

详细的话就是给到了下面这个OP，C1 是一个电容，负责对电流进行积分，输出一个电压信号。这些电压信号最终出现在仪表放大器的输出端。

积分器的作用是根据输入信号的差异来调整输出，确保输出电压与输入信号成比例。

两个电阻用来将输出信号进行分频，并设置总增益为 100。这个数据是来自于数据手册的。隔直放大器负责对与基准电平的偏差进行积分。

GM1 的输入端上最大可容忍的直流失调电压为 ±00 mV。

这个直流失调会在 GM2 的输入端上以相同的幅度、相反的相位出现，这有助于避免由于输入直流失调而导致目标信号的饱和。

上面的工作就是：直流失调的抑制和积分功能使得仪表放大器能够处理较大范围的输入信号，并保证输出不饱和。

这个地方加了一个电荷泵

电荷泵来升压 GM1 和 GM2 的电源电压。电荷泵是一种电源电压提升电路，可以在有大共模信号（如线路干扰）的情况下防止仪表放大器出现饱和。

电荷泵由一个内部振荡器驱动，振荡频率设置为约 500 kHz，这一高频率有助于提升电压并稳定输出，保证仪表放大器在大信号干扰下仍能正常工作。

那为什么这个地方要这样设计呢？

这个专用仪表放大器，可放大ECG信号，同时抑制的电极半电池电位。这是通过间接电流反馈架构实现的， 与传统方案相比，该架构还能减小尺寸和降低功耗。

采用间接电流反馈，该电路具有极高的共模抑制比，可以有效抑制电极半电池电位等共模干扰。

使用了跨导放大器，电路的静态功耗较低。适合做嵌入式的产品，另外输入阻抗较高，对信号源的负载影响较小（由于输入端是虚短，输入电流趋近于零，因此输入阻抗非常高。）。我们的皮肤确实是阻抗高的不行。

低输出阻抗：输出端通过电流源驱动负载，输出阻抗很低。

仪表放大器对差模信号进行放大，而隔直放大器则用于处理共模信号，并对仪表放大器的输入失调进行补偿。

1. 积分器模式： 当HPA作为积分器时，可以有效抑制低频噪声和直流偏移，但会降低系统的带宽。隔直放大器的输入失调会直接反映到仪表放大器的输出端。
2. 跟随器模式： 当HPA作为跟随器时，可以提高系统的输入阻抗，但对输入失调的抑制效果不如积分器模式。仪表放大器的输入失调会被放大100倍，对系统性能造成更大的影响。

这是对哪个隔直放大器的解释。要命啊！这么大的失调，怎么办？

看看是如何设计的

这使得它能够将微小ECG信号放大100倍，同时抑制高达±00 mV的电极失调。

通过在HPSESE和HPDRIVE之间连接一个RC积分网络（RC网络构成一个积分电路，对直流和低频成分的信号进行衰减，从而减小失调电压对输出的影响。），将仪表放大器的输出反馈到输入端，形成一个负反馈回路，从而抵消输入失调电压。

除阻止仪表放大器输入端上的失调以外，该积分器还用作高通滤波器，用于将基线漂移等慢速变化信号的影响降至 最低。该滤波器的截止频率计算公式如下：

与任何具有低截止频率的高通滤波器一样，直流失调上 的任何快速变化都需要很长时间来建立。较高的截止频率会缩短建立时间，从而使ECG信号得以更快地恢复。

我日，这一段的滤波看不懂了。。。

还有一个A1的运放，可以直接考虑做什么用

上面就是一个低通滤波器加一个正向放大。

也可以高一个双点的，两个电容

这个输出是可以驱动容性负载的，但是有些ADC架构需要缓冲。

对于可穿戴式运动器械，AD822通常置于心脏附近的容器中。两个检测电极置于胸肌下面；无需使用驱动电极。由 于从心脏到AD822的距离很短，因此心脏信号很强并且肌肉伪像干扰较小。

从AD822到心脏的距离越短，该应用越不容易受共模干扰影响。然而，由于未用于驱动电极，RLD通过向偏置电阻提供一个稳定的参考电压，使得输入端的共模电压保持在一个相对稳定的范围内，从而提高系统的共模抑制比。

10MΩ偏置电阻的作用：

限制流过的电流，确保安全。与RLD配合，为输入端提供一个参考电压。

这里就是使用了三电极了应用中利用不锈钢电极在双手处测量心率信号。

运动伪影： 运动过程中，身体的运动会产生较大的肌电信号，对ECG信号造成干扰。可以采用滤波、自适应噪声消除等技术来抑制运动伪影。

用户手和上身运动会产生较大的运动伪像，并且长引线使得系统非常容易受到共模干扰影响。需要具有极窄的带通特性，以便将心脏信号与干扰信号区分开来。

所以电路采用一个设为7 Hz的双极点高通滤波器。该高通滤波器后接一个设为24 Hz的双极点低通滤波器，以消除任何其它伪像和线路噪声。

该滤波器组合的整体窄带特性会使ECG波形显著失真。因此，仅适用于确定心率，而不适合用于分析ECG信号特性。

低通滤波器级还包含大小为11的增益，使得系统总增益接 1100(注意，滤波器滚降使最大增益无法达到该值)。由 于ECG信号是在双手处测量，因此其强度弱于在心脏附近测量。RLD电路用于驱动第三个电极，该电极也可位于双手处， 以消除共模干扰。