标签: 扫频

上一个产品开发是心电监测方面的，由于放大器是使用的 ADI 的一颗专用芯片，所以 电路原理设计也基本是借鉴这个 IC 的推荐电路。其中发现的问题有一个就跟扫频有关，正好论坛里面有人问频率响应的事情，就借这个项目简单给大家介绍一下。 心电信号的获取，主要是放大，心电信号很弱，要放大一千倍左右。但是频率只有 1~2Hz 左右（每分钟 60~120 下），每个人差异不大，跳得过快过慢的不是在医院就是在去医院的路上；心跳信号幅度 mv 级，很微弱，所以对于监测电路抑制噪声的要求很高；另一个问题是心电信号幅度每个人有差异性，从 0.1mV~5mV 之间都有可能，而且都是健康的人，这对电路的选择就有取舍，可能需要调节增益。 我当时只做了画板的工作，原理是另一组工程师设计，和数据手册推荐的有细微的不同，对此当时的我简单问了一句，他们回答是测试过的可以使用，所以我没仔细去测试，后面吃了大亏。简单了解到工频噪声很大，同时 ADI 的 FAE 也说有工频问题，于是我在电路后面加了一个简单的被动陷波电路，频率定在 50Hz 。这时候用到了个工具： Multisim 软件。经过软件的模拟，陷波电路效果如下图，还是有些作用的。 但是实际测试过程中，发现仍然有很强的，大约 0.5V 左右的工频频段的干扰，这是一个挺神奇的事情，因为按照数据手册， ADI 这个 IC对 噪声有很大的抑制，且锂电池供电的时候，怎么会有这么大的干扰，哪来的？难道陷波电路失效了么？ 基于上述疑问，购置了一款十分便宜的国产信号发生器，虽然只有 300 块，但是功能强大，信号干净，其中扫频功能对于我们信号的分析十分有帮助。 扫频界面如下图： 该仪器有 2 个信道可以分别设置，通过定义起始频率、终止频率、扫描模式、扫描时间，该信道就会输出扫频信号如图（来源于网络），且周期性重复，所以叫扫频。 当 1mV ， 0~100Hz 的扫频信号输入，在示波器上可以获得周期性的频率响应波形。如在陷波电路前获取到的波形如下，可以看到在 50Hz 附近，信号非但没有衰减，反而飙升溢出。 经过陷波电路以后，无用的频段遭受了抑制。 说明问题出在 IC 电路这边，该 IC 有两级放大电路，第一级测试跟规格书描述基本一致。但 第二级的频率响应和规格书出现了严重的偏差，如下图。 而经过仿真，发现电路设计上造成的微小改动造成了该影响，下面两幅图中左图是 ADI 原版电路仿真结果，右图是改动后的电路仿真结果，和实测数据基本一致。 既然找到了原因，那么就把电路改回 ADI 推荐电路应该就可以解决问题，试验一下果然如此。下两幅图中，左图是 ADI 推荐电路信号响应，右图是错误电路的信号响应。可以明显的看出， ADI 的推荐电路并没有很高的工频噪声问题。用原版电路根本不用陷波电路的存在， 最后虽然找到了原因，但是过程是很曲折的，和别人有效沟通是一件很辛苦的事情；而且工欲善其事必先利其器，假如我没有通过软件仿真，没有这么方便的扫频的设备，是没办法很快捷的发现问题点的。那么得到什么教训？不要相信任何人 ！ 不要去改推荐电路！