ecg心电图英语翻译.docx
- 文档编号:10841427
- 上传时间:2023-02-23
- 格式:DOCX
- 页数:18
- 大小:529.73KB
ecg心电图英语翻译.docx
《ecg心电图英语翻译.docx》由会员分享,可在线阅读,更多相关《ecg心电图英语翻译.docx(18页珍藏版)》请在冰豆网上搜索。
ecg心电图英语翻译
TypicalECGSignalChain
Figure2showsablockdiagramofatypicalsingle-channelelectrocardiograph.Inthatchainitisapparentthatallfilteringisdoneintheanalogdomain,whilethemicroprocessor,microcontroller,orDSPisusedprincipallyforcommunicationandotherdownstreampurposes.Thusthepowerfulcomputationalpropertiesofthedigitalcorearenotreadilyavailabletodealwiththesignalinitsessentiallyrawstate.Inaddition,sophisticatedanalogfilterscanbecostlytotheoveralldesignduetotheirinflexibility—andthespace,cost,andpowertheyrequire.
ProposedCircuit
ThesignalchaincanbesimplifiedbyusinganADuC842MicroConverter,whichallowstheADC,filters,andmicroprocessortobecombinedinasingleintegratedcircuit.Additionaladvantagesareflexibilityoffilterimplementationandisolationinthedigitaldomain.TheproposedsystemdesignisshowninFigure3.
AnalogInputProcessing
Theanalogfrontendusesthetypicalapproachwithaninstrumentationamplifier(IA)andarightlegcommon-modefeedbackopamp.TheIAistheAD620,alowcost,highaccuracyinstrumentationamplifier,withexcellentdcperformance:
CMR>>100dBtonearly1kHz,50-µVmaxoffsetvoltage,lowinputbiascurrent(1nAmax),andlowinputvoltagenoise(0.28µVfrom0.1Hzto10Hz).
TheAD620requiresonlyasingleexternalgain-settingresistor,RG.ResistorsR2andR3changethenormalgainequationto[Gain=1+49.4k/RG+(49.4k/2)/22k].Toavoidoutputsaturation,theusablegainislimitedbytheoutputswingandthemaximuminputvoltagetotheIA.Witha±5-Vpowersupply,theoutputswingoftheAD620isabout±3.8V;andthemaximuminputis±5mVplusavariablenormal-modedcoffsetofupto±300mV,allowingamaximumgainof12.45.Here,thegainisconservativelysetto8(±1%),usingRG=8.45kΩ.
Theopampusedintheright-legcommon-modefeedbackcircuitistheOP97,alowpower,highprecisionoperationalamplifierwithextremelyhighcommon-moderejection(114dBminimum).Thiscircuitappliesaninvertedversionofthecommon-modeinterferencetothesubject’srightleg,withtheaimofcancelingtheinterference.Theopamphasavoltagegainforthecommon-modevoltageof91[viz.,R4/(R2||R3)=1MΩ/11kΩ],witha1.6-Hzrolloffandalow-passcutoffatabout160Hzforstability[f–3dB=1/(2π×(10kΩ×0.1µF)].
典型心电图信号链
图2显示一个典型的单通道框图心电图纸。
在那个链很明显,所有的过滤做是模拟领域,whi乐微处理器,使用单片机、DSP主要或进行交流和其他下游的目的。
如此强大的计算性能的核心是不容易得到的数字处理信号在其本质上原始状态。
此外,复杂的模拟滤波器的代价是昂贵的,由于他们的总体设计inflexibility-and空间因素、成本因素、权力的要求。
提出电路
simplif信号链可以用一个ADuC842的挑战MicroConverter,从而允许ADC、过滤器、和微处理器被合并成一个集成电路。
附加优势过滤是灵活的实施和孤立的数字吗领域。
该系统的设计是如图3。
模拟输入处理
仪表放大器(IA)和右腿模模拟前端采用典型的方法反馈运算放大器。
AD620会所,是低成本、高准确度amplif这样仪器,具有优良的直流性能:
>>100分贝至CMR近1kHz,50-V最大偏移电压、低输入偏置电流(1钠马克斯),低输入电压噪声(0.28V从0.1赫兹到10赫兹).AD620的只需要单个外部gain-setting电阻,鲁柏。
电阻R2和R3改变正常获得方程[收益=1+49.4k/RG+(49.4k/2)/22k]。
为了避免输出饱和度、可用的获得是有限的,由的输出摆幅和最大输入电压的下风。
用5v的电源AD620的输出摆幅的是关于3.8V,最大值输入变量5mV加上一个normal-mode直流偏置的300mV,允许最大收益的12.45。
这里,增益保守的设置为8(1%),RG=8.45k。
运算放大器的用于right-leg模反馈电路OP97,是一个低功率、高精密运算放大器吗以极高的共模抑制(114分贝最低)。
该电路应用一个倒模的版本干扰个体的右腿,目标是取消了干扰。
运算放大器的增益有电压为普通-模电压91年[农化表型(R2||R3)=1M/11k]的-Hzrolloff1.6和低通截止大约在160赫兹的稳定性[f-3dB=1/(2(10k0.1F)]。
DigitalIsolation
DigitalisolationisattheheartoftheRS232interfacetothePC,whichissuggestedforthedisplayinthisexample.TheisolatoristheADuM1301,abidirectionaldigitalisolatorbasedonAnalogDevicesiCoupler®technology—atechnologythateliminatesthedesigndifficultiescommonlyassociatedwithoptocouplers(uncertaincurrent-transferratios,nonlineartransferfunctions,etc.).
Italsoachieveshighdatarateswithlowerpowerconsumptionthanoptocouplers.TheADuM1301hasthreeindependentisolationchannels,twoofwhichareusedhere—onefortransmitting,theotherforreceivingdata.(AfurthercapabilityoftheADuM1301—notrequiredhere—istheabilitytoenable/disabletheinput/outputdata.)ThepowersupplyforthemeasurementsideoftheADuM1301istakenfromtheADP3607-5booster/regulator,whichprovidesafixed5-Voutput.ThepowerforthePCsideistotallyisolatedfromthecircuit.ItcanbetakenfromthePC(asitishere)orfromadifferentsource.
SafePower
Theisolatedpowerissuppliedbyabattery,whichisrechargedinachargingstationwhennotinuse.Tohandleabipolarinputsignal,a±5-VdualsupplyisrequiredfortheAD620andOP97.TheADP3607-5booster/regulatorandtheADP3605inverterserveasaregulateddualsupplythatprovidespositiveandnegativeregulatedvoltagesfromasingle3-Vbattery.
TheADP3607isaregulated-outputswitched-capacitorvoltagedoublercapableofprovidingupto50mA.Capableofoperatingfromaninputvoltageaslowas3V,itisofferedinaversionwiththeregulationfixedat5V(ADP3607-5)—theoneusedhere.(Itisalsoavailableinaformadjustableovera3-Vto9-Vrangeviaanexternalresistor.Itcanproduceanevenlargerpositivevoltagewithanexternalpumpstageconsistingofpassivecomponents.)
TheADP3605switched-capacitorvoltageinverter,witharegulatedoutputvoltage,iscapableofprovidingupto120mA.Itisofferedwiththeregulationfixedat–3V(ADP3605-3)oradjustableviaexternalresistorsovera–3-Vto–6-Vrange.(Anevenlargernegativevoltagecanbeachievedbyaddinganexternalpumpstage,aswiththeADP3607.)A–5-Vsupplyisneeded,withaninputvoltageof+5V,soRissetto31.6kΩ(±1%),usingtheequation,VOUT=–1.5R/9.5kΩ.
Bothsupplyvoltages(±5V)aregeneratedbycapacitivechargepumps,whichcannotgenerateunsafevoltages—evenunderfaultconditions—becausetheydonotrequireanyinductors.Thesedevicesalsofeatureashutdownmode,whichallowstheMicroConvertertopowerdownthedeviceswhenthesystemisnotinuse.
数字隔离
这个显示的例子是数字隔离器,数字隔离器是位于连接到PC的RS232接口的中心。
这种数字隔离器是ADuM1301,它采用的是一个双向的基于ADI公司的iCoupler技术,这种技术消除了与光电耦合器相关的一些普遍设计困难(例如不确定的电流传输比率,非线性传递函数等等)。
在低功耗的工作状态下,相比光电耦合器,数字隔离器能实现更高的数据传输率。
ADuM1301有三个独立的隔离通道,这里用到的其中两个一个是用于传送数据,另一个是为了接收数据。
(ADuM1301的另一个功能——启用或禁用输入/输出数据——在这里是不需要的。
)ADuM1301的电力是取自ADP3607-5增压器/调节器,它提供了一个固定的5V输出。
PC端的电源完全隔离电路。
它可以从PC端(就像这里)或者从不同来源获取。
用电安全
隔离的电力都是由电池组提供,在不使用时可以在充电站重新充电,
为了处理输入信号双极性问题,需要给AD620和OP97提供±5V的双向电压。
ADP3607-5升压器/校准器和ADP3605反相器充当3V电池正负双向电压调解。
ADP3607是一个调解输出开关电容倍压器,能够提供高达50mA电流,能够调解使输入电压低至3V,ADP3607-5型号可以调节5V固定电压,在这里就是使用这种型号(通过外部电阻可以有3~9V的调节范围。
可以产生一个很大的正向电压和一个外部脉动机制组成的无源元件)。
在可控输出电压控制下,ADP3605开关电容电压反相器能够提供高达120m电流。
它可提供一个固定-3V电压(ADP3605-3)或者通过调节外部电阻使其电压范围在-3V到-6V之间。
(要得到更大的反向电压可以通过增加一个外部泵获得,就像ADP3607)在输入电压为+5V的情况下,一个-5V的电源是必要的,所以电阻R设置为31.6kΩ,利用公式可得:
电压V=-1.5R/9.5kΩ。
两个电源电压(±5V)所产生的电容充电不会产生不安全电压,即使在故障情况下,因为它们不需要任何电感。
这些器件还具有一个关机模式,使得当系统不在工作的状态下,单片机仍能为器件供电。
PatientSafety
Inadditiontothedigitalisolationandthesafepowersupply,theseriesresistors,Rx1,Rx2,andRx3,provideprotectionforthepatient—inordertocomplywithAAMI(AssociationfortheAdvancementofMedicalInstrumentation)standardsforsafecurrentlevels(seeReferences).Thesestandardsrequirethatrmsgroundcurrentsorfaultcurrentfromtheelectronicsmustbelessthan50µA.
SignalProcessing
TheADuC842MicroConverteriswellsuitedforthemainsignalprocessingtasks.Itfeaturesafast,12-bitADCandotherhigh-performanceanalogperipherals,afast8052microprocessorcore,integrated62KBflashmemoryforcode,andseveralotherusefulperipherals,asshowninFigure4.
ThekeycomponentsoftheMicroConverterforthisdesignaretheADCandthe8052core.TheADCconvertstheanalogoutputoftheinstrumentationamplifiertoadigitalsignal.Thesoftwarewrittenforthe8052coreprocessesthedigitizedsignaltoproducethedatafortheultimateECGtrace.AsinmanyMicroConverterdesigns,thesoftwareincludesbothcomplexhighlevelcodewritteninCandtimesensitiveroutineswritteninassemblycode.Inthiscase,theimplementationofband-passfiltersandnotchfiltersisinC,whiletheADCiscontrolledbyassemblycode.Assemblycode,combinedwithconverterspeed,enablestheaccumulationofmultiplesamples,enhancingtheeffectiveresolutionoftheADCwellbeyonditsnormal12bits.
Figure5givesagoodindicationoftheeffectivenessoftheMicroConverter.ThetoptraceisthesignalfromtheinstrumentationamplifierappliedtotheADC.ThemiddletraceshowstheinitialresultsachievedusingtheC-codefilteringonly,whilethebottomtraceshowsthefinalresultaftertheprocessingofmultipleconversions,usingassemblycode.
病人安全
除了数字隔离和安全供电,串联电阻,RX1,RX2,以及RX3,提供保护病人AAMI(医疗仪器促进协会),以符合安全目前的水平标准(请参阅参考资料)。
这些标准要求,RMS接地电流或故障电流从电子必须小于50A。
信号处理
ADuC842单片机非常适合信号处理的主要任务。
它具有一个快速12位ADC和其它高性能模拟外设,一个快速的8052微处理器为核心,集成62KB代码闪存,和其他一些有用的外围设备,如图4所示。
这种设计单片机的关键部件是ADC和8052的核心。
ADC转换为数字信号的仪表放大器的模拟输出。
8052核心编写的软件处理的数字信号,产生最终心电图跟踪的数据。
由于在许多单片机设计中,该软件包括复杂的高层次的代码写在C和汇编代码编写的时间敏感例程。
在这种情况下,带通滤波器,陷波滤波器的实施是在C,而ADC是由汇编代码控制。
汇编代码,转换速度相结合,使多个样本的积累,提高远远超出了其正常的12位ADC的有效分辨率。
图5给出了一个很好的迹象单片机的成效。
顶部曲线是适用于ADC的仪表放大器的信号。
中间的跟踪显示,实现使用的C代码,只过滤的初步结果,而底部的跟踪显示多个转换处理后的最终结果,使用汇编代码。
FiltersinCCode
TheacquiredsignalisprocessedbydigitalfilteringintheMicroConverter.Forthispurpose,wedesignedtwosecond-orderdigitalinfiniteimpulse-response(IIR)filters,basedonasamplingfrequencyof500Hz.Anotchfilterwasdesignedtosuppressthe50-Hzinterference.Thechosendesignprocedurewasthepole-zeroplacementmethod,withanotchfrequencyof50Hzandnotchwidth10Hz.Toachievethisrequiredthefollowingtransferfunction:
Thetransferfunctioncanbeconvertedintoaprogrammablerecursivealgorithm:
Inthisequationthesubindex,k,meansthepresentvalue,k-1meansthevalueinthepreviousinstant,andsoon.
Wenowneedtoturnthisequationintocode.Ccodingwastheautomaticchoiceforthisarithmetic
- 配套讲稿:
如PPT文件的首页显示word图标,表示该PPT已包含配套word讲稿。双击word图标可打开word文档。
- 特殊限制:
部分文档作品中含有的国旗、国徽等图片,仅作为作品整体效果示例展示,禁止商用。设计者仅对作品中独创性部分享有著作权。
- 关 键 词:
- ecg 心电图 英语翻译