上一個(gè)產(chǎn)品開發(fā)是心電監(jiān)測(cè)方面的,由于放大器是使用的ADI的一顆專用芯片,所以電路原理設(shè)計(jì)也基本是借鑒這個(gè)IC的推薦電路。其中發(fā)現(xiàn)的問題有一個(gè)就跟掃頻有關(guān),正好論壇里面有人問頻率響應(yīng)的事情,就借這個(gè)項(xiàng)目簡單給大家介紹一下。
心電信號(hào)的獲取,主要是放大,心電信號(hào)很弱,要放大一千倍左右。但是頻率只有1~2Hz左右(每分鐘60~120下),每個(gè)人差異不大,跳得過快過慢的不是在醫(yī)院就是在去醫(yī)院的路上;心跳信號(hào)幅度mv級(jí),很微弱,所以對(duì)于監(jiān)測(cè)電路抑制噪聲的要求很高;另一個(gè)問題是心電信號(hào)幅度每個(gè)人有差異性,從0.1mV~5mV 之間都有可能,而且都是健康的人,這對(duì)電路的選擇就有取舍,可能需要調(diào)節(jié)增益。
我當(dāng)時(shí)只做了畫板的工作,原理是另一組工程師設(shè)計(jì),和數(shù)據(jù)手冊(cè)推薦的有細(xì)微的不同,對(duì)此當(dāng)時(shí)的我簡單問了一句,他們回答是測(cè)試過的可以使用,所以我沒仔細(xì)去測(cè)試,后面吃了大虧。簡單了解到工頻噪聲很大,同時(shí)ADI的FAE也說有工頻問題,于是我在電路后面加了一個(gè)簡單的被動(dòng)陷波電路,頻率定在50Hz。這時(shí)候用到了個(gè)工具:Multisim軟件。經(jīng)過軟件的模擬,陷波電路效果如下圖,還是有些作用的。
但是實(shí)際測(cè)試過程中,發(fā)現(xiàn)仍然有很強(qiáng)的,大約0.5V左右的工頻頻段的干擾,這是一個(gè)挺神奇的事情,因?yàn)榘凑諗?shù)據(jù)手冊(cè),ADI這個(gè)IC對(duì)噪聲有很大的抑制,且鋰電池供電的時(shí)候,怎么會(huì)有這么大的干擾,哪來的?難道陷波電路失效了么?
基于上述疑問,購置了一款十分便宜的國產(chǎn)信號(hào)發(fā)生器,雖然只有300塊,但是功能強(qiáng)大,信號(hào)干凈,其中掃頻功能對(duì)于我們信號(hào)的分析十分有幫助。
掃頻界面如下圖:
該儀器有2個(gè)信道可以分別設(shè)置,通過定義起始頻率、終止頻率、掃描模式、掃描時(shí)間,該信道就會(huì)輸出掃頻信號(hào)如圖(來源于網(wǎng)絡(luò)),且周期性重復(fù),所以叫掃頻。
當(dāng)1mV,0~100Hz的掃頻信號(hào)輸入,在示波器上可以獲得周期性的頻率響應(yīng)波形。如在陷波電路前獲取到的波形如下,可以看到在50Hz附近,信號(hào)非但沒有衰減,反而飆升溢出。
經(jīng)過陷波電路以后,無用的頻段遭受了抑制。
說明問題出在IC電路這邊,該IC有兩級(jí)放大電路,第一級(jí)測(cè)試跟規(guī)格書描述基本一致。但第二級(jí)的頻率響應(yīng)和規(guī)格書出現(xiàn)了嚴(yán)重的偏差,如下圖。
而經(jīng)過仿真,發(fā)現(xiàn)電路設(shè)計(jì)上造成的微小改動(dòng)造成了該影響,下面兩幅圖中左圖是ADI原版電路仿真結(jié)果,右圖是改動(dòng)后的電路仿真結(jié)果,和實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)基本一致。
既然找到了原因,那么就把電路改回ADI推薦電路應(yīng)該就可以解決問題,試驗(yàn)一下果然如此。下兩幅圖中,左圖是ADI推薦電路信號(hào)響應(yīng),右圖是錯(cuò)誤電路的信號(hào)響應(yīng)。可以明顯的看出,ADI的推薦電路并沒有很高的工頻噪聲問題。用原版電路根本不用陷波電路的存在。
最后雖然找到了原因,但是過程是很曲折的,和別人有效溝通是一件很辛苦的事情。而且工欲善其事必先利其器,假如我沒有通過軟件仿真,沒有這么方便的掃頻的設(shè)備,是沒辦法很快捷的發(fā)現(xiàn)問題點(diǎn)的。
那么得到什么教訓(xùn)?不要相信任何人!不要去改推薦電路!
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原文標(biāo)題:實(shí)例剖析:掃頻究竟該如何使用?
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