从ECG电源去除50hz噪声

我们目前正在做一个心电图机的生物医学项目，在软件方面无法解决的问题是消除50 Hz噪声。现在，我们尝试使用模拟滤波器消除50 Hz的噪声。是否有人想使用模拟组件消除50 Hz的噪声。

（原始标题指出问题出在信号中-史蒂文）

（注意：这个问题说噪声是在信号中的。似乎是电源；请看我的编辑内容。）

通常将50或60 Hz陷波滤波器作为twin-T滤波器。无源twin-T具有较差的Q因子，这意味着相邻频率也会衰减，这可能导致ECG轮廓失真。

有源陷波滤波器可能如下所示：

不要忘记重新计算50 Hz的电阻值。R1为11.8MΩ。任何运算放大器都可以。该图显示了与无源滤波器的区别：

也许不清楚，但是有源滤波器的曲线图是60 Hz处的垂直线。许多优于无源滤波器。

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如果50 Hz像您所说的那样在电源上，则需要去耦。首先是电源本身。好的稳压器的输出不会有50 Hz的纹波，因此输入上的平滑电容器可能太小。（第二种想法是纹波应该为100 Hz。整流桥中的二极管故障会解释50 Hz和纹波太高。）如果输入纹波太大，则可能会低于稳压器的最小输入电压。您可以张贴带有组件值的电源原理图吗？您还可以在输出端放置一个100 µF电容器。

还要在IC的电源输入上与100 µF并联使用一个1 µF的电容。如果它们的功率较低，则可以在电容器之前与电源线串联一个10Ω至100Ω的电阻。因此，电容器直接连接到IC的引脚。请注意，这些电阻会导致5 V的压降，因此，如果电源电流小于1 mA，则仅使用100Ω。最多10 mA，您可以使用10Ω。越高越好，您必须看清自己能负担得起的东西。通过10Ω电阻的10 mA电流将导致100 mV的压降，即2％，这是可以接受的。

作为一名学生，我们使用标准的3x Op设计并测试了自己的分立式仪表放大器（IA）。放大器 1974年用于生物医学工程实验室的实验。我们将其用于ECG，EEG信号和假体控制。同样，我们在我的太阳穴上使用了电极，并用它来监视眼睛的运动。它创造了一个带有侧眼移动的锯齿，吸引了监视女孩走过的注意力，有些人停下来自愿参加心电图测试。（将电极贴在胸部上）一旦我们了解了CMRR的设计要求，50 / 60Hz的嗡嗡声就消失了。

这是我为您准备的调试清单；

• 您的设计是否满足建议的120dB标准或仅满足100dB的最小值？
• 您使用单运放还是三运放设计？
• 您可以尝试在医疗行业中将心电图称为“右腿驱动器”的浮动反向驱动器方法或“保护技术”吗？
• 您是否具有高电流皮肤直流误差响应，从而使高增益放大器饱和或损害CMMR？
• 您可以提供一些测试测量结果吗？

将100V电场进入信号叠加在100uV信号上时，如果您具有120 dB的良好共模抑制比，您将获得100uV噪声电平。

改善与CMMR相关的50/60 HZ嗡嗡声的方法是：

1.使用高质量设计的仪表放大器（IA）（但成本非常低）

2.采用“右腿驱动”技术保护信号。（称为模拟保护方法），在其中缓冲共模信号以在仍悬空但通过阻抗比抑制50 / 60Hz的高E场电压的支路上提供低阻抗共模参考。

3. 屏蔽探针线

4. 使用更高CMMR设计的仪表放大器 > 130dB

5. 使用Q = 100的有源可调陷波滤波器（如先前报道的）

6. 在电缆周围使用CM铁氧体扼流圈。（高渗透型套筒）

7. 使用线性稳压器，低输入和输出ESR电容，确保V +电源无噪声。并在V +和放大器之间使用短引线。

我的偏好以粗体显示

尝试滤除50 Hz噪声只是最后的选择，部分原因是您的有效信号频率范围包括50 Hz。降低50 Hz的任何操作也会使所需信号失真。

最好的答案是设计模拟前端，以最大程度地降低线路频率拾取。50 Hz来自整个房间周围的电源线的电容耦合。但是，您正在测量身体上多个电极上的电压差，并且50 Hz电源线的嗡嗡声在很大程度上将是共模信号。

心电图前端需要对共模消除进行额外的清洁。这意味着完全差分信号处理可达到50 Hz以上，确保每个支路具有相同的阻抗，使用具有良好共模抑制性能的仪表放大器，在测量的一侧绝对没有接地参考，等等。电源线共模噪声会是您尝试拾取的信号幅度的许多倍，因此您确实必须唤醒并注意此问题。

大多数ECG系统所做的另一件事是在与心脏相对的腿上放置一个电极，该腿通常是右腿。它仅用于拾取共模信号，进行放大，然后成为第一级差分电路的浮地基准，直到可以放大差分信号并降低其阻抗为止。

如果做得很好，但是电源线噪声仍然太大，则可以考虑降低最终信号的电源线频率。但是，最好在软件中完成此操作，以便您可以使滤波器紧密，而不会遇到模拟组件公差。这也使您可以测量电源线并使其与滤波器同步。所产生的非常紧密的陷波将比带有廉价部件的模拟滤波器对真实信号的影响小。仅由于零件公差，模拟滤波器就必须更宽，即使中心频率稍微偏离一点，也要保证足够的50 Hz衰减。

因此，总而言之，按照优先顺序，您应该通过

1. 精心设计模拟前端，以实现出色的共模噪声抑制。

2. 精心设计模拟前端，以实现出色的共模噪声抑制。

3. 精心设计模拟前端，以实现出色的共模噪声抑制。

4. 不，那还不够。返回并修复您的模拟前端，以获得更好的共模噪声抑制。

5. 在另一端使用共模拾音器以消除共模噪声，然后从步骤1开始重复。

6. 用与电源线同步的软件滤波器消除剩余的电源噪声。