ԷՍԳ -ի ազդանշանային մոդելավորման ձեռքբերում LTSpice- ի միջոցով. 7 քայլ

2024 Հեղինակ: John Day | [email protected]. Վերջին փոփոխված: 2024-01-30 09:45

Սրտի պոմպային ունակությունը էլեկտրական ազդանշանների ֆունկցիա է: Բժիշկները կարող են կարդալ այս ազդանշանները ԷՍԳ -ի վրա `սրտի տարբեր խնդիրներ ախտորոշելու համար: Մինչև ազդանշանը կլինիկոսի կողմից պատշաճ կերպով պատրաստելը, այն պետք է պատշաճ կերպով զտվի և ուժեղացվի: Այս ուղեցույցում ես ձեզ կներկայացնեմ, թե ինչպես կարելի է էլեկտրասրտագրության ազդանշանները մեկուսացնելու համար միացում նախագծել ՝ այս սխեման բաժանելով երեք պարզ բաղադրիչի ՝ գործիքային ուժեղացուցիչ, ժապավենային անցք և խազ ֆիլտր ՝ ցանկալի անջատմամբ: հրատարակված գրականությամբ և ընթացիկ մոդելներով որոշվող հաճախականություններն ու ձեռքբերումները:

Պարագաներ:

Սա ուղեցույց է, որը նախատեսված է LTSpice մոդելավորման համար, ուստի միակ նյութը, որն անհրաժեշտ կլինի սխեմաները մոդելավորելու համար, LTSpice ծրագիրն է: Եթե ցանկանում եք ստուգել ձեր սխեման ԷՍԳ wav ֆայլով, ես այստեղ իմը գտա:

Քայլ 1. Band-pass ֆիլտրի նախագծում

Տիպիկ ԷՍԳ ազդանշանները ունեն 0.5-250 Հց հաճախականությունների միջակայք: Եթե ձեզ հետաքրքրում է դրա հիմքում ընկած տեսությունը, զգացեք, որ կարդացած եք ՝ այս մասին ավելին կարդալու համար այստեղ կամ այստեղ: Այս ուղեցույցի նպատակների համար դա նշանակում է, որ մենք ցանկանում ենք զտել ամեն ինչ, ոչ այդ շրջաններում: Մենք կարող ենք դա անել ժապավենի փոխանցման զտիչով: Տեղադրված սխեմատիկայում տեղադրված փոփոխականների հիման վրա, ժապավենների անցման զտիչները զտվում են 1/(2*pi*R1*C1) և 1/(2*pi*R2*C2) միջակայքերի միջև: Նրանք նաև ուժեղացնում են ազդանշանը (R2/R1):

Արժեքներն ընտրվել են այնպես, որ հաճախականության անջատման արժեքները համապատասխանեն ԷԿԳ ազդանշանի ցանկալի սահմաններին, իսկ շահույթը հավասար լինի 100 -ի: Այս արժեքներով փոխարինված սխեմատիկ տեսանելի է կցված նկարներում:

Քայլ 2: Նախագծեք զտիչի զտիչը

Այժմ, երբ մենք զտել ենք այն ամենը, ինչ գտնվում է ԷԿԳ -ի ազդանշանային հաճախականության տիրույթում, ժամանակն է զտել աղմուկի աղավաղումներն իր տիրույթում: Էլեկտրահաղորդման աղմուկը ԷՍԳ-ի ամենատարածված աղավաղումներից է և ունի ~ 50 Հց հաճախականություն: Քանի որ դա գտնվում է ժապավենի անցման սահմաններում, այն կարելի է դուրս բերել խազ ֆիլտրով: Խազ ֆիլտրը գործում է ՝ հեռացնելով 1/(4*pi*R*C) արժեքով կենտրոնական հաճախականությունը ՝ կցված սխեմատիկայի հիման վրա:

Ընտրվել է դիմադրության և կոնդենսատորի արժեքը `50 Հց աղմուկը զտելու համար, և դրանց արժեքները միացվել են կցված սխեմատիկային: Նկատի ունեցեք, որ սա RC բաղադրիչների միակ համադրությունը չէ, որը կաշխատի; դա հենց այն էր, ինչ ես ընտրեցի: Ազատ զգալ հաշվարկել և ընտրել տարբերները:

Քայլ 3. Գործիքների ուժեղացուցիչի նախագծում

Անհրաժեշտ է նաև ուժեղացնել ԷԿԳ -ի ազդանշանը: Չնայած, երբ մենք կառուցում ենք միացումը, մենք առաջինը կդնենք ուժեղացուցիչը, բայց ավելի լավ է հասկացության մասին մտածել ֆիլտրերից հետո: Դա պայմանավորված է նրանով, որ շղթայի ընդհանուր շահույթը մասամբ որոշվում է ժապավենի անցման ուժեղացումով (թարմացման համար տե՛ս 1-ին քայլը):

ԷՍԳ -ների մեծամասնության շահույթը կազմում է առնվազն 100 դԲ: Շղթայի դԲ -ի շահույթը հավասար է 20*log | Vout / Vin |. Vout/Vin- ը կարող է լուծվել դիմադրողական բաղադրիչների առումով `հանգուցային վերլուծությամբ: Մեր շրջանի համար սա բերում է շահույթի նոր արտահայտության.

դԲ շահույթ = 20*տեղեկամատյան | (R2/R1)*(1+2*R/RG) |

R1- ը և R2- ը գոտու անցման զտիչից են (Քայլ 1), իսկ R և RG- ն այս ուժեղացուցիչի բաղադրիչներն են (տե՛ս կցված սխեմատիկան): 100 դԲ -ի դիմաց լուծում տալով R/RG = 500: Ընտրվել են R = 50k ohms և RG = 100 ohms արժեքներ:

Քայլ 4: Բաղադրիչների փորձարկում

Բոլոր բաղադրիչներն առանձին փորձարկվել են LTSpice- ի AC Sweep օկտավա վերլուծության գործիքով: Ընտրվել են մեկ օկտավայի 100 միավորի, սկզբնական հաճախականության 0.01 Հց և ավարտի հաճախականության 100 կՀց պարամետրեր: Ես օգտագործել եմ մուտքային լարման ամպլիտուդը 1 Վ, բայց դուք կարող եք այլ ամպլիտուդ: AC- ից մաքրման կարևոր քայլը հաճախությունների փոփոխություններին համապատասխանող ելքերի ձևն է:

Այս թեստերը պետք է բերեն գրաֆիկներ, որոնք նման են կցվածներին 1-3 քայլերում: Եթե նրանք ոչ են անում, փորձեք վերահաշվարկել ձեր դիմադրության կամ կոնդենսատորի արժեքները: Հնարավոր է նաև, որ ձեր միացումն ընթանա ռելսերի պատճառով, քանի որ դուք բավարար լարում չեք ապահովում հոսանքի հոսանքի հզորությունը միացնելու համար: Եթե ձեր R և C մաթեմատիկան ճիշտ է, փորձեք մեծացնել ձեր լարման ուժեղացուցիչին հաղորդվող լարման չափը:

Քայլ 5: Ամեն ինչ միասին դնել

Այժմ դուք պատրաստ եք միացնել բոլոր բաղադրիչները: Սովորաբար, ուժեղացումն իրականացվում է ֆիլտրումից առաջ, ուստի գործիքավորման ուժեղացուցիչը առաջինն էր: Գոտու անցման ֆիլտրը հետագայում ուժեղացնում է ազդանշանը, ուստի այն երկրորդն է դրվել ՝ նախքան խազ ֆիլտրը, որը զուտ զտում է: Ընդհանուր միացումն անցավ նաև AC Sweep մոդելավորման միջոցով, որը ակնկալվող արդյունքներ տվեց 0.5 - 250 Հց միջակայքում ուժեղացումով, բացառությամբ 50 Հց մակարդակի տիրույթի:

Քայլ 6. ԷԿԳ ազդանշանների մուտքագրում և փորձարկում

Դուք կարող եք փոխել ձեր լարման աղբյուրը, որպեսզի միացումն ապահովի ԷՍԳ ազդանշանով ՝ AC Sweep- ի փոխարեն: Դա անելու համար դուք պետք է ներբեռնեք ձեր ցանկալի ԷԿԳ ազդանշանը: Ես այստեղ գտա աղմուկի բարձրացման.wav ֆայլ և այստեղ clean.txt ԷՍԳ ազդանշան: բայց գուցե կարողանաք գտնել ավելի լավերը:. Wav ֆայլի համար հում մուտքն ու ելքը կարելի է տեսնել կցված: Դժվար է ասել ՝ ոչ աղմուկի բարձրացրած ԷՍԳ ազդանշանը կարո՞ղ է ավելի լավ տեսք թողնել: Կախված ազդանշանից, գուցե անհրաժեշտ լինի փոքր -ինչ կարգավորել ֆիլտրի սահմանները: Մաքուր անցման ազդանշանի ելքը նույնպես կարելի է տեսնել:

Մուտքը փոխելու համար ընտրեք ձեր լարման աղբյուրը, ընտրեք PWL ֆայլի կարգավորումը և ընտրեք ձեր ցանկալի ֆայլը: Իմ օգտագործած ֆայլը.wav ֆայլ էր, ուստի ինձ անհրաժեշտ էր նաև փոխել LTSpice հրահանգի տեքստը «PWL File =» - ից «wavefile =» - ից:. Txt ֆայլի մուտքագրման համար դուք պետք է պահեք PWL տեքստն այնպես, ինչպես կա:

Արդյունքը ԷԿԳ-ի իդեալական ազդանշանի հետ համեմատելը ցույց է տալիս, որ բաղադրիչների շտկման հետ կապված դեռ բարելավման տեղ կա: Այնուամենայնիվ, հաշվի առնելով աղբյուրի ֆայլի ձևն ու աղմուկը, այն, որ մենք կարողացանք P- ալիք, QRS և T- ալիք հանել, հիանալի առաջին քայլն է: Մաքուր ԷՍԳ տեքստային ֆայլը պետք է կարողանա կատարելապես անցնել ֆիլտրի միջով:

Ուշադրություն դարձրեք, թե ինչպես եք մեկնաբանում ԷՍԳ մուտքային ազդանշանի արդյունքները: Եթե դուք օգտագործում եք միայն մաքուր.txt ֆայլը, դա չի նշանակում, որ ձեր համակարգն աշխատում է ազդանշանը ճիշտ զտելու համար. Դա միայն նշանակում է, որ ԷԿԳ -ի կարևոր բաղադրիչները չեն զտվում: Մյուս կողմից, առանց.wav ֆայլի մասին ավելին իմանալու, դժվար է կողմնորոշվել `արդյոք ալիքի շրջադարձերն ու տարօրինակ ձևերը պայմանավորված են աղբյուրի ֆայլով, թե՞ անցանկալի ազդանշանների զտման խնդիր կա: