两年前设计了一个心率电路,人的心率频率一般在0.6~4HZ,心率采集电路是微弱型号,对市电50HZ等干扰是十分敏感,所以硬件需要设计滤波器,设计带宽在0.6~4HZ之间。
以下是运放处理与仿真电路:
偏压电路: U4产生1.65V的偏压电路,保证放大最优点。C7和C8作为偏压滤波,保证电压稳定。
第一级放大:C1和R3组成一阶高通滤波,滤除直流偏置。C2,R1和R4组成一阶低通滤波与放大功能,调整放大倍数可以适当调节R4。
第一级输出包含一阶带通并放大功能,AC SWEEP仿真图如下:
第二级放大:R2,C3,C4和R5组成一阶带通滤波,对第一级放大处理。C5,R6和R7组成一阶低通滤波与放大功能,调整放大倍数可以适当调节R7。
第一级输出包含二阶高通,三阶低通并放大功能,AC SWEEP仿真图如下:
可以看出在0.6~4HZ内有较好增益,在50HZ已经衰减很大。这里可以直接利用ADC直接采集并进行数字信号处理,当时没有采用ADC采集(软件算法做好较困难)而是用滞回比较器输出方波。
滞回比较器:R10和C6产生相位延时,使输入信号叠加正反馈信号和延时信号比较。
假设输入一个偏置电压1V,VPP 500uV,频率1.2HZ的信号,分别测量二级放大输出、经过相位延时的输出和滞回比较器的输出,瞬态仿真如下图:
采用普通的IO检测或者中断计数就可以得出人体心率。