《信号采集AD转换ppt课件.ppt》由会员分享，可在线阅读，更多相关《信号采集AD转换ppt课件.ppt（24页珍藏版）》请在三一文库上搜索。
1、信号采集（A/D转换）,ADC中的两个主要过程： 采样 量化。 采样率必须符合相农(Shannon)采样定理 对采样率的限制： ADC转换时间； 存储空间。 量化误差和信噪比： ADC的位长 转换信号的幅值是否与转换范围匹配,量化和量化误差,量化就是用有限长度的二进制数来逼近离散的模拟信号 由于量化的结果是把尾数按四舍五入处理，对于有m位、输入电压范围是Vmax的A/D转换器，有0至2m-1共2m个等级，每个等级的增量为=Vmax/2m-1，那么，量化的最大误差就是emax(nT)= /2。,当输入信号的电压范围为10V，8位A/D转换器的分辨率是：,量化噪声的方差和有效值,假设量化噪声与被量
2、化的模拟信号是统计独立的，而且概率密度是均匀分布的，则量化噪声的方差为： 如果用12位A/D，Vmax=5V，那么， 量化噪声的有效值 A/D转换器的位数越长则量化噪声越小，精度越高。,量化中的信噪比,即输入信号幅度与量化噪声的有效值之比。 在A/D的位数确定的情况下，使输入信号的幅值尽可能接近A/D的输入范围Vmax，就可能获得尽可能大的信噪比。这就是为什么需要根据采样的要求来确定生物电放大器的增益。,24位ADC，如果Vmax=10V =Vmax/2m-1=0.6V。 它能够给我们带来什么？,生物电放大器技术特点,采用差分放大器 高增益 低噪声 高输入阻抗 合适的通频带 电气隔离和保护,生
3、物电放大器基本要求,不影响所检测部位的生理功能； 测得的信号不能有畸变； 必须能将有用信号和干扰分离开来； 必须对可能的电击伤害提供有效的防护； 放大器本身应能经受得起除颤器、电刀等产生的大电流的冲击。,生物电放大器的技术指标和测量,生物电放大器的技术指标,共模抑制比 频率响应 时间常数 灵敏度 噪声 输入阻抗 其它：走纸速度、线性度、阻尼、电安全性能。,共模抑制比,可表示为CMRR=Ad/Acm，其中Ad为系统总的差模增益，Acm为系统总的共模增益。 共模抑制比常用分贝（dB）表示，即CMRR=20lg(Ad/Acm)，该值体现了仪器的抗共模干扰的能力。心电图机的共模抑制比至少要求为60dB
4、，现在一般都能做到100dB以上。,频率响应,频率响应反映的是仪器对不同频率的信号的不同的灵敏度，要求心电图机对0.1到25Hz的频率范围内的信号，频率响应曲线必须是平坦的（0.5dB），截止频率是指灵敏度下降到70.7%（-3dB）时的频率。 频（率）响（应）范围是指高频端截止频率（fH）和低频端截止频率（fL）之间的通频带范围。对于诊断用的心电图机的频响要求是0.05100Hz，对监护用的心电图机则频响要求可低些，如0.140Hz。,心电记录的频响要求,时间常数,时间常数反映的是仪器的低频截止频率（fL），由于频率低的信号要几秒钟、甚至十几秒才一周，难以测定，实际测定时是将生物电测量系统的
5、低频特性看作一阶高通，用记录一个标准的阶跃信号幅度下降到=37%时所需的时间（t）来反映fL， 对于心电图机，用1mv的标准信号测量，要求t 3.2秒。,灵敏度,对心电图机至少分三档：0.5，1，2，即5mm/mv，10 mm/mv，20 mm/mv三档。,噪声,放大器的噪声一般是指在输出端测得的、折合到输入端的噪声幅度。通常是在输入端为0电平时（输入接地）测量输出端的噪声峰峰值或有效值，除以放大器的增益极为放大器的噪声。噪声与放大器的通频带大小有关。选用噪声小的前置放大器，可以做到在0.5- 100Hz 范围内噪声小于lV p-p。,输入阻抗,输入阻抗应该至少是信号源内阻的10倍以上。由于提
6、高输入阻抗有利于提高信噪比，很多生物电放大器能够将输入阻抗做到100M。 由于微电极阻抗可达540M，微电极前置放大器的输入阻抗应大于1000 M。,习题,根据心电图的一般要求，设计确定上述电路中元器件的参数。 完成右腿驱动和屏蔽驱动电路的设计。 讨论如何进行频率响应的测量。需要什么设备和如何使用？ 假定把生物电测量系统看作具有高通作用的一阶系统，推导fL和t之间的关系。,心电导联,标准导联,单极肢体导联,I = (VR-Vw)/R + (VL-Vw)/R + (VF-Vw)/R = 0 Vw = (VR+VL+VF)/3 VR = VR (VR+VL+VF)/3 ； VL = VL (VR+VL+VF)/3 ； VF = VF (VR+VL+VF)/3 VR + VL + VF = 0；,单极和加压肢体导联的关系,Vw = (VL+VF)/2 aVR = VR (VL+VF)/2 2aVR = 2VR VL VF 3VR = 3VR (VR+VL+VF) = 2VR VL VF aVR:VR = 3:2 同理 aVR+aVL+aVF=0,胸导联,特殊胸导联,监护电极及其安放,RA、LA分别对应右上肢和左上肢，置于胸骨两侧第一或笫二肋间。RL、LL分别对应右下肢和左下肢，置于腋前线的剑状软骨水平。V对应胸导联。,