Simulated ECG Circuit: 7 Kauj Ruam

2024 Tus sau: John Day | [email protected]. Kawg hloov kho: 2024-01-30 09:24

Ib qho electrocardiogram yog ib qho kev ntsuas siv hauv ob qho kev ntsuas ntsuas thiab kuaj mob loj. Cov cuab yeej no, hu ua ECG, ntsuas cov teeb liab hluav taws xob hauv lub cev ua lub luag haujlwm tswj lub plawv dhia. Qhov kev ntsuam xyuas yog tswj hwm los ntawm kev siv cov electrodes rau tus neeg mob cov tawv nqaij thiab saib xyuas qhov tso tawm, uas siv daim ntawv ntawm kev paub ECG waveform pom. Cov nthwv dej no muaj P wave, QRS complex, thiab T wave uas txhua tus sawv cev rau cov lus teb ntawm lub cev. Phau ntawv qhia no yuav hla cov kauj ruam ntawm simulating ECG hauv software simulation Circuit.

Khoom siv:

LTSpice lossis simulation Circuit sib xws

Kauj Ruam 1: Tsim Ib qho Kev Ntsuas Hluav Taws Xob

Lub hom phiaj ntawm cov cuab yeej ntsuas suab yog txhawm rau ua kom lub teeb liab me me uas feem ntau nyob ib puag ncig los ntawm cov suab nrov. Qhov hluav taws xob ntawm lub teeb liab nkag mus rau hauv EMG feem ntau yog nruab nrab ntawm 1 mV txog 5 mV thiab lub hom phiaj ntawm theem no yog txhawm rau ua kom lub teeb liab tau txais txiaj ntsig ntawm kwv yees li 1000. Qhia hauv qhov schematic, qhov nce tuaj yeem tswj tau los ntawm cov zauv hauv qab no R1 = R2, R4 = R5, thiab R6 = R7:

Tau = K1*K2, qhov twg K1 = K2

K1 = 1 + (2R1/R3)

K2 = -R6/R4

Yog li qhov nce tau teeb tsa sib npaug rau 1000, yog li K1 thiab K2 yog kwv yees li 31.6. Qee tus neeg tawm tsam yuav raug xaiv raws li qhov xav tau thiab lwm tus tau suav, tsuav yog qhov kev ua kom tau zoo txaus siab kom sib npaug 1000. Hauv lub cev muaj zog, cov hluav taws xob yuav nkag mus rau lub tshuab ua haujlwm zoo, tab sis rau kev sim ua lub hom phiaj ib qho yog av thiab lwm qhov yog siv los qhia muaj peev xwm sib txawv. Lub Vin node yuav raug siv tom qab sim ua cov nthwv dej nkag. Lub Vout node ua rau theem tom ntej ntawm ECG. LTC1151 lub tshuab ua haujlwm tau raug xaiv raws li nws nyob hauv LTSpice lub tsev qiv ntawv, muaj CMRR siab, thiab tau siv rau hauv kev kho mob ntsuas. Txhua qhov haujlwm ua haujlwm yooj yim nrog lub zog hluav taws xob ntawm +15V thiab -15V yuav ua haujlwm hauv cov kab ke no.

Kauj Ruam 2: Tsim Lub Tshuab Ntsis

Cov theem tom ntej hauv ECG yog lub hauv paus lim dej los lim tawm cov kab cuam tshuam cuam tshuam uas tshwm sim ntawm zaus 60 Hz. Lub ntsej muag lim dej ua haujlwm los ntawm kev tshem tawm cov kab me me ntawm cov cim uas tshwm sim ntawm qhov ze ntawm ib zaus. Yog li ntawd, los ntawm kev siv kev txiav tawm ntawm 60 Hz thiab txiav tawm qhov sib npaug zaus, tuaj yeem xaiv cov neeg tawm tsam thiab cov khoom siv hluav taws xob. Siv cov txheej txheem saum toj no thiab sau tseg tias C = C1 = C2, C3 = 2*C1, R = R10, thiab R8 = R9 = 2*R10, tus nqi hluav taws xob tuaj yeem xaiv tau raws li qhov xav tau (Piv txwv qhia tau hais tias xaiv 1uF capacitor xaiv). Siv cov kab zauv hauv qab no, qhov tsim nyog resistor qhov tseem ceeb tuaj yeem suav thiab siv hauv theem no:

fc = 1/(4*pi*R*C)

Lub Vin node yog qhov tso tawm los ntawm cov cuab yeej ntsuas suab thiab Vout node ua rau qib tom ntej.

Kauj Ruam 3: Tsim Bandpass Lim

Cov theem kawg ntawm cov kab ke muaj cov lim lim lim dej kom tshem tawm cov suab nrov saum toj no thiab qis dua qee qhov ntau zaus. Kev mus ncig hauv paus, tshwm sim los ntawm lub hauv paus ntawm lub teeb liab sib txawv nrog lub sijhawm, tshwm sim qis dua 0.6 Hz thiab EMG suab nrov, tshwm sim los ntawm qhov muaj cov nqaij ntshiv nrov nrov, tshwm sim ntawm zaus ntau dua 100 Hz. Yog li, cov lej no tau teeb tsa raws li kev txiav tawm zaus. Bandpass lim muaj cov lim qis dhau ua raws los ntawm lim siab dhau. Txawm li cas los xij, ob lub lim dej muaj qhov txiav tawm tib zaus:

Fc = 1/(2*pi*R*C) cov

Siv 1uF raws li tus nqi hluav taws xob xav tau, thiab 0.6 thiab 100 raws li kev txiav tawm zaus, qhov ntsuas qhov ntsuas tau suav rau qhov tsim nyog feem ntawm lub lim. Lub Vin node los ntawm qhov tso tawm ntawm lub ntsej muag lim thiab Vout node yog qhov uas simulated tso tawm ntawm tag nrho cov kab ke yuav raug ntsuas. Hauv lub cev, qhov kev tso tawm no yuav txuas rau oscilloscope lossis cov cuab yeej zoo ib yam los saib ECG nthwv dej ntawm lub sijhawm.

Kauj Ruam 4: Kuaj Cov Ntsuas Kev Ntsuas

Tom ntej no, yuav ntsuas lub ntsuas qhov ntsuas kom ntseeg tau tias nws tau txais txiaj ntsig ntawm 1000. Txhawm rau ua qhov no, nkag mus rau sinusoidal nthwv dej ntawm qhov xav tau zaus thiab qhov dav. Qhov piv txwv no siv 2mV ncov kom siab tshaj plaws los sawv cev rau EMG yoj thiab zaus ntawm 1000 Hz. Simulate qhov ntsuas hluav taws xob hauv lub tshuab hluav taws xob simulation software thiab npaj cov tswv yim thiab tso tawm cov ntawv tawm suab. Siv tus cursor muaj nuj nqi, sau cov tswv yim thiab tso tawm qhov ntau, thiab suav qhov nce los ntawm Gain = Vout/Vin. Yog tias qhov nce no yog kwv yees li 1000, theem no ua haujlwm tau zoo. Kev txheeb xyuas cov ntaub ntawv ntxiv tuaj yeem ua tiav nyob rau theem no los ntawm kev txiav txim siab qhov kev tiv thaiv kev tiv thaiv thiab hloov kho qhov ntsuas qhov ntsuas los ntawm +5% thiab -5% kom pom tias nws cuam tshuam li cas rau cov zis yoj thiab nce ntxiv tom ntej.

Kauj Ruam 5: Kuaj Qhov Ntsuas Dej

Ntsuas lub ntsuas phoo los ntawm kev ua AC cheb los ntawm thaj tsam uas muaj 60 Hz. Hauv qhov piv txwv no, kev cheb khiav ntawm 1 Hz txog 200 Hz. Cov phiaj xwm tshwm sim, thaum ntsuas ntawm Vout node, yuav tso tawm daim duab ntawm kev nthuav dav hauv dB vs. zaus hauv Hz. Daim duab yuav tsum pib thiab xaus ntawm 0 dB kev nthuav dav ntawm qhov sib nrug deb ntawm 60 Hz hauv ob qho kev qhia thiab qhov poob loj hauv kev nthuav dav yuav tsum tshwm ntawm lossis ze rau 60 Hz. Qhov no qhia tau tias cov cim qhia uas tshwm sim ntawm qhov zaus no raug tshem tawm kom raug los ntawm lub teeb liab xav tau. Kev txheeb xyuas cov ntaub ntawv ntxiv tuaj yeem ua tiav ntawm theem no los ntawm kev txiav txim siab qhov kev tiv thaiv kev tiv thaiv thiab hloov kho qhov tiv thaiv thiab tus nqi hluav taws xob los ntawm +5% thiab -5% kom pom tias nws cuam tshuam li cas rau kev sim txiav tawm (qhov zaus uas ua rau pom kev qis tshaj plaws).

Kauj Ruam 6: Xeem Bandpass Lim

Thaum kawg, ntsuas cov lim bandpass los ntawm kev ua lwm qhov kev txheeb xyuas AC. Lub sijhawm no, kev cheb tsev yuav tsum yog los ntawm qhov tsawg dua 0.6 thiab ntau dua 100 kom ntseeg tau tias bandpass tuaj yeem pom duab. Ib zaug ntxiv, khiav qhov kev tshuaj xyuas los ntawm kev ntsuas ntawm Vout node uas qhia hauv kab lus. Cov zis yuav tsum zoo li daim duab saum toj no qhov kev ua kom tsis zoo nyob deb ntawm 0.6-100Hz ntau. Cov ntsiab lus ntawm qhov kev nthuav dav yog -3dB yuav tsum yog 0.6 thiab 100 Hz, lossis qhov tseem ceeb ze rau cov ntawd rau thawj thiab thib ob cov ntsiab lus, feem. Cov -3dB cov ntsiab lus qhia thaum lub teeb liab tau txo qis rau qhov chaw tso tawm ntawm cov zaus no yuav yog ib nrab ntawm thawj lub zog. Yog li ntawd, -3dB cov ntsiab lus tau siv los tshuaj xyuas qhov ua kom qis ntawm cov cim rau lim. Yog tias -3dB cov ntsiab lus ntawm cov duab tso tawm kom phim rau bandpass ntau, theem ua haujlwm tau zoo.

Kev txheeb xyuas cov ntaub ntawv ntxiv tuaj yeem ua tiav nyob rau theem no los ntawm kev txiav txim siab rau kev tiv thaiv kev tiv thaiv thiab hloov kho qhov ntsuas qhov ntsuas thiab ntsuas qhov ntsuas los ntawm +5% thiab -5% kom pom tias nws cuam tshuam li cas rau ob qho kev sim txiav tawm zaus.

Kauj Ruam 7: Muab Ua Ke Tag Nrho ECG System

Thaum kawg, thaum tag nrho peb theem tau lees tias ua haujlwm tau zoo, tso tag nrho peb theem ntawm ECG ua ke thiab qhov kawg tau ua tiav. Ib qho piv txwv ECG nthwv dej tuaj yeem nkag mus rau theem ntsuas qhov ntsuas hluav taws xob thiab cov nthwv dej uas tso tawm yuav tsum yog ua kom muaj zog ntxiv ECG.