心电前端采集模块——AD8323功能与电路

AD8232是全集成式单导联ECG前端，其中集成了仪表放大器、增益放大器、基准电压缓冲、驱动导联前端基准缓冲、右腿驱动电路、关断功能，以及用户可选的(交流或直流)导联脱落检测电路。AD8232解决了从电极到处理器之间的很多问题，整个外围电路简单，只需要几个电阻电容器件即可完成前端电路设计，利用ADI提供的计算公式就可以轻松恰当设置这些电阻电容的参数值。选用AD8232的原因是单芯片的模拟信号链前端芯片大大简化了系统设计。

前端采集模块中的AD8232的功能在于单通道采集使用者的心电（ECG）信号，经过芯片和外围电路的滤波处理和放大处理，并向stm32单片机的ADC输入输出电压。由于本应用中利用不锈钢电极在双手处测量心率信号。用户手臂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。，AD8232配置为使用一个0.5 Hz双极点高通滤波器，后接一个双极点、40 Hz、低通滤波器。为实现最佳共模抑制性能，需要驱动第三个电极。除40 Hz滤波功能以外，运算放大器级的增益还配置为11，因此系统总增益为1100。为优化系统的动态范围，增益电平可供调节，具体取决于输入信号幅度(可能因电极位置而异)和ADC输入范围。

前端采集模块涉及到模拟电路和数字电路，所以电源需要设计隔离。由于ECG电信号是毫伏级电路，所以电路布线设计和电源滤波电路需要严格稳定的设计。由于stm32单片机的工作电压在3.3 V，为了简化电路，ADC的参考电压，和AD8232的输出范围，我们都统一设计为0.0 ~ 3.3 V。由于电路采用5 V的USB供电系统，所以我们采用了AMS1117降压电路。同时增加0.1UF的电容作为电压纹波的滤波电路，提高电源电路的稳定性。

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