ԷԿԳ -ի մոդելավորված սխեմա. 7 քայլ

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

Էլեկտրասրտագրությունը սովորական թեստ է, որն օգտագործվում է ինչպես ստանդարտ հետազոտությունների, այնպես էլ լուրջ հիվանդությունների ախտորոշման ժամանակ: Այս սարքը, որը հայտնի է որպես ԷՍԳ, չափում է մարմնի ներսում էլեկտրական ազդանշանները, որոնք պատասխանատու են սրտի բաբախյունը կարգավորելու համար: Թեստը անցկացվում է էլեկտրոդներ կիրառելով առարկայի մաշկի վրա և դիտելով ելքը, որն ընդունում է ցույց տրված հայտնի ԷԿԳ ալիքի ձևը: Այս ալիքի ձևը պարունակում է P ալիք, QRS համալիր և T ալիք, որոնք յուրաքանչյուրը ներկայացնում են ֆիզիոլոգիական պատասխան: Այս ուղեցույցը կանցնի ԷԿԳ -ի մոդելավորման փուլերով `սխեմայի մոդելավորման ծրագրում:

Պարագաներ:

LTS համեմունք կամ նման միացման սխեմա

Քայլ 1: Կառուցեք գործիքավորման ուժեղացուցիչ

Գործիքային ուժեղացուցիչի նպատակը շատ փոքր ազդանշանի ուժեղացումն է, որը հաճախ շրջապատված է բարձր մակարդակի աղմուկով: ԷՄԳ -ի մեջ մուտքային ազդանշանի լարումը սովորաբար 1 մՎ -ից մինչև 5 մՎ է: Այս փուլի նպատակն է ուժեղացնել այդ ազդանշանը մոտավորապես 1000 շահույթով: R1 = R2, R4 = R5 և R6 = R7:

Շահույթ = K1*K2, որտեղ K1 = K2

K1 = 1 + (2R1/R3)

K2 = -R6/R4

Այսպիսով, շահույթը սահմանվել է 1000 -ի հավասար, այնպես որ K1 և K2- ը մոտավորապես 31.6 են: Որոշ դիմադրիչներ կարող են կամայականորեն ընտրվել, իսկ մյուսները ՝ հաշվարկված, քանի դեռ շահույթի հավասարումը բավարարվում է 1000 -ի: Ֆիզիկական շղթայում էլեկտրոդները մտնում են գործառնական ուժեղացուցիչների մեջ, սակայն մոդելավորման նպատակով մեկը հիմնավորված է, իսկ մյուսը ՝ նշանակման համար: պոտենցիալ տարբերությունը: Vin հանգույցը կօգտագործվի հետագայում մուտքային ալիքների մոդելավորման համար: Vout հանգույցը տանում է դեպի ԷՍԳ հաջորդ փուլ: Ընտրվել է LTC1151 գործառնական ուժեղացուցիչ, քանի որ այն գտնվում է LTSpice գրադարանում, ունի բարձր CMRR և օգտագործվել է բժշկական գործիքավորման մեջ: Այս համակարգում կաշխատի +15V և -15V լարման մատակարարման ցանկացած հիմնական գործառնական ուժեղացուցիչ:

Քայլ 2: Կառուցեք խազ ֆիլտր

ԷԿԳ -ի հաջորդ փուլը էլեկտրահաղորդման միջամտությունը զտելու համար բարձրորակ զտիչ է, որը տեղի է ունենում 60 Հց հաճախականությամբ: Notանապարհային զտիչը գործում է ՝ հեռացնելով մի փոքր ազդանշան, որը տեղի է ունենում եզակի հաճախականությանը շատ մոտ: Հետևաբար, օգտագործելով 60 Հց կտրման հաճախականություն և անջատման հաճախականության հավասարում, կարող են ընտրվել համապատասխան ռեզիստորներ և կոնդենսատորներ: Օգտագործելով վերը նշված սխեման և նշելով, որ C = C1 = C2, C3 = 2*C1, R = R10 և R8 = R9 = 2*R10, կոնդենսատորի արժեքները կարող են կամայականորեն ընտրվել (Օրինակ ՝ ցույց է տրված 1uF կոնդենսատորի ընտրությունը): Օգտագործելով հետևյալ հավասարումը ՝ համապատասխան դիմադրության արժեքները կարող են հաշվարկվել և օգտագործվել այս փուլում.

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

Vin հանգույցը գործիքների ուժեղացուցիչից ելքն է, և Vout հանգույցը տանում է դեպի հաջորդ փուլ:

Քայլ 3. Կառուցեք Bandpass զտիչ

Համակարգի վերջին փուլը բաղկացած է ակտիվ անցուղու ֆիլտրից, որը հեռացնում է աղմուկը որոշակի հաճախականությունների տիրույթից բարձր և ներքև: Ելակետային թափառումը, որն առաջանում է ազդանշանի ելակետային փոփոխության պատճառով, տեղի է ունենում 0.6 Հց -ից ցածր և EMG աղմուկը, որը առաջանում է մկանային աղմուկի առկայությունից, տեղի է ունենում 100 Հց -ից բարձր հաճախականությունների վրա: Հետեւաբար, այս թվերը սահմանվում են որպես անջատման հաճախականություններ: The bandpass ֆիլտրը բաղկացած է ցածր անցման ֆիլտրից, որին հաջորդում է բարձր փոխանցման զտիչը: Այնուամենայնիվ, երկու ֆիլտրերն ունեն նույն անջատման հաճախականությունը.

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

Օգտագործելով 1uF- ը ՝ որպես կամայական կոնդենսատորի արժեք, և 0,6 և 100 -ը ՝ որպես անջատման հաճախականություններ, դիմադրության արժեքները հաշվարկվել են ֆիլտրի համապատասխան հատվածների համար: Vin հանգույցը գալիս է խազ ֆիլտրի ելքից, իսկ Vout հանգույցը, որտեղ չափվելու է ամբողջ համակարգի մոդելավորված ելքը: Ֆիզիկական համակարգում այս ելքը միանում էր տատանումների կամ նմանատիպ ցուցադրման սարքի ՝ ԷԿԳ ալիքները իրական ժամանակում դիտելու համար:

Քայլ 4: Փորձարկեք գործիքավորման ուժեղացուցիչը

Հաջորդը, գործիքավորման ուժեղացուցիչը կփորձարկվի `ապահովելու համար, որ այն ապահովում է 1000 շահույթ: Դրա համար կամայական հաճախականությամբ և ամպլիտուդով մուտքագրեք սինուսոիդ ալիք: Այս օրինակը օգտագործեց 2 մՎ գագաթնակետից մինչև գագաթնակետային ամպլիտուդ `EMG ալիքը և 1000 Հց հաճախականությունը ներկայացնելու համար: Մոդելավորեք գործիքավորման ուժեղացուցիչը սխեմայի մոդելավորման ծրագրում և գծեք մուտքի և ելքի ալիքի ձևերը: Օգտագործելով կուրսորի գործառույթը, գրանցեք մուտքի և ելքի մեծությունները և հաշվարկեք շահույթը Gain = Vout/Vin- ով: Եթե այս շահույթը մոտավորապես 1000 է, ապա այս փուլը ճիշտ է աշխատում: Այս փուլում լրացուցիչ վիճակագրական վերլուծություն կարող է իրականացվել ՝ հաշվի առնելով դիմադրության հանդուրժողականությունը և փոփոխելով դիմադրության արժեքները +5% և -5% -ով ՝ տեսնելու, թե ինչպես է այն ազդում ելքային ալիքի և հետագա շահույթի վրա:

Քայլ 5: Փորձարկեք Notch զտիչը

Փորձարկեք խազ ֆիլտրը ՝ կատարելով AC մաքրում 60 Հց պարունակող տիրույթից: Այս օրինակում մաքրումը կատարվել է 1 Հց -ից մինչև 200 Հց: Ստացված գծապատկերը, երբ չափվում է Vout հանգույցում, կարտադրի ուժեղացման գրաֆիկ dB- ով և հաճախականությամբ Հց -ով: Գրաֆիկը պետք է սկսվի և ավարտվի 0 դԲ ուժեղացումով 60 Հց հաճախականություններից հեռու երկու ուղղություններով և ուժեղացման մեծ անկում պետք է հայտնվի 60 Հց հաճախականությամբ կամ շատ մոտ: Սա ցույց է տալիս, որ այս հաճախականությամբ տեղի ունեցող ազդանշանները պատշաճ կերպով հեռացվում են ցանկալի ազդանշանից: Այս փուլում լրացուցիչ վիճակագրական վերլուծություն կարող է իրականացվել `հաշվի առնելով դիմադրողականության հանդուրժողականությունը և փոփոխելով դիմադրության և կոնդենսատորի արժեքները +5% և -5% -ով` տեսնելու, թե ինչպես է դա ազդում փորձնական անջատման հաճախականության վրա (հաճախականությունը, որը գրաֆիկական առումով առավել թուլանում է):

Քայլ 6: Փորձարկեք Bandpass զտիչը

Վերջապես, փորձարկեք ժապավենի անցման զտիչը ՝ կատարելով մեկ այլ AC մաքրման վերլուծություն: Այս անգամ ավլումը պետք է լինի 0.6 -ից փոքր և 100 -ից ավելի հաճախականությունից, որպեսզի կապուղին գրաֆիկական տեսանելի լինի: Մեկ անգամ ևս կատարեք վերլուծությունը ՝ չափելով սխեմատիկորեն ցուցադրված Vout հանգույցում: Ելքը պետք է նման լինի վերևի նկարին, որտեղ ուժեղացումը բացասական է 0,6-100 Հց միջակայքից ավելի հեռու: Այն կետերը, որոնցում ուժեղացումն է -3 դԲ, պետք է լինի 0.6 և 100 Հց, կամ համապատասխանաբար առաջին և երկրորդ կետերի արժեքներին շատ մոտ: -3 դԲ կետերը նշանակում են, երբ ազդանշանը թուլանում է այն կետին, երբ այդ հաճախականությունների ելքը կլինի սկզբնական հզորության կեսը: Հետևաբար, -3 դԲ կետերն օգտագործվում են ֆիլտրերի ազդանշանների թուլացումը վերլուծելու համար: Եթե թողարկվող գրաֆիկի վրա -3 դԲ կետերը համապատասխանում են անցումային տիրույթին, փուլը ճիշտ է աշխատում:

Այս փուլում լրացուցիչ վիճակագրական վերլուծություն կարող է իրականացվել `հաշվի առնելով դիմադրողականության հանդուրժողականությունը և փոփոխելով դիմադրության և կոնդենսատորի արժեքները +5% և -5% -ով` տեսնելու, թե ինչպես է դա ազդում փորձնական անջատումների հաճախականությունների վրա:

Քայլ 7: Միավորել ԷՍԳ ամբողջական համակարգը

Ի վերջո, երբ հաստատվի, որ բոլոր երեք փուլերն էլ աշխատում են ճիշտ, տեղադրեք ԷՍԳ -ի բոլոր երեք փուլերը միասին և վերջնական արդյունքն ավարտված է: ԷԿԳ -ի մոդելավորված ալիքը կարող է ներդրվել գործիքավորման ուժեղացուցիչի փուլ, իսկ ելքային ալիքը պետք է լինի ԷՍԳ -ի ուժեղացված ալիք: