2022年医学信号采集与处理综合实验报告.docx

精选学习资料 - - - - - - - - - 综 合 实 验 报 告医学信号采集与处理课程名称 综合试验同学姓名学 号专业班级 生物医学工程 10 级指导老师 郑驰超2022 年 07 月名师归纳总结 - - - - - - -第 1 页,共 17 页精选学习资料 - - - - - - - - - 医学信号采集与处理综合试验报告一、试验目的设计前置放大级电路,带通电路,50hz 陷波电路,共同构成信号采集电路,对指脉波信号进行处理,得到噪声较少,较平滑的波形；二、试验设备装有 Multisim 2001 软件的 PC 一台, Madlab 生物医学信号处理试验箱一台,Madlab U/4CS 生物信号采集处理系统一台,数字合成函数信号发生器 电源设备 ,压力传感器等；三、试验步骤1、 熟习软件 2、 设计前置放大级,调试到符合要求 3、 设计带通电路,调试到符合要求 4、 设计 50hz 陷波电路,调试到符合要求 5、 设计共射极电路,调试到符合要求/计数器一台,示波器一台,6、 将前置放大极、带通电路、50HZ 陷波电路连接为一个电路,并调试到符合要求；7、 在试验箱上搭建实际电路；8、 将试验箱连接在PC 机上,并在PC 上显示试验结果；9、 在试验箱上直接连接传感器,并观看实际试验结果；10、将两次试验结果进行对比分析,并撰写试验报告；四、电路设计试验结果名师归纳总结 1、前置放大第一运算差模放大倍数：第 2 页,共 17 页- - - - - - -精选学习资料 - - - - - - - - - 理论分析 : Av 1R 1R 2R 325Av2R 6.16AA v1A v240R 1R 4仿真结果如下：名师归纳总结 - - - - - - -第 3 页,共 17 页精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 4 页,共 17 页精选学习资料 - - - - - - - - - 再运算共模放大倍数：共模放大电路仿真结果如下：名师归纳总结 由下图可知：共模放大倍数为-89dB,即 AVC=35.5106,输入阻抗RiC 约为 10M 第 5 页,共 17 页所以 KCMR=A VD/A VC=40/35.5106=1. 125106,这种电路具有很高的共模抑制比；- - - - - - -精选学习资料 - - - - - - - - - 2、带通分析：名师归纳总结 如要求差模电压增益为1000,在前置级增益为40 的情形下,带通滤波级应第 6 页,共 17 页- - - - - - -精选学习资料 - - - - - - - - - 达 25；且通频带： 50mHz200Hz 理论分析值：（1R 3/212R 1R 1127.95dB25 fCR 22通带放大倍数为： K=fC 1依据fL/H21可知：下限频率Lf=50.1mHz ,上限频率Hf =221.2Hz RC仿真的结果显示:下限频率约为49.8mHz；上限频率约为230.1Hz 在通带内的放大倍数为 27.912dB （约合 24.9）基本满意要求；3、50hz 陷波50Hz 陷波电路的电路原理图及仿真图如下：名师归纳总结 - - - - - - -第 7 页,共 17 页精选学习资料 - - - - - - - - - 理论值：陷波频率： f =21=28001. 98106=50Hz RC3仿真的结果：由仿真图可以看出,该陷波电路对于 满意要求；4,整体47.863Hz 左右的干扰信号具有很好的陷波成效,基本说明：这里的 qianzhifangda 是上述的前置放大电路打包后的结果, daitong 是上述带通滤波 电路打包后的结果, xianbo 是上述 50Hz 陷波电路打包后的结果；通过仿真的结果可以看出：该电路放大倍数基本满意要求,且具有很高的输入阻抗,50Hz 工频干扰信号基本被滤除,且具有比较窄的陷波带；所以,应当会有比较好放大滤波成效；名师归纳总结 - - - - - - -第 8 页,共 17 页精选学习资料 - - - - - - - - - 5,前置放大级 +带通滤波电路名师归纳总结 - - - - - - -第 9 页,共 17 页精选学习资料 - - - - - - - - - 6、前置放大级 +50hz 陷波电路名师归纳总结 - - - - - - -第 10 页,共 17 页精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 11 页,共 17 页精选学习资料 - - - - - - - - - 7、带通 +50hz 陷波名师归纳总结 - - - - - - -第 12 页,共 17 页精选学习资料 - - - - - - - - - 8、共射极放大电路理论分析：名师归纳总结 三极管 BJT_NPN_VIRTUAL的 值为 100 1.1 7 .555 V第 13 页,共 17 页V BQR 1R2R3V 1202075V 12 . 1 VR220ICQIEQV BQVBEQ2 1.0 71 . 27 mAR 5R 61001000IBQICQ1. 270. 01 mA100VCEV 1ICQR 4R5R 6121 .272 .4- - - - - - -精选学习资料 - - - - - - - - - rbe200 126mV20010120.472268IEQA vV 0r beR 4/R 810012 009 . 7V i1R 52268101100R iR2/R 1R 3/rbe 1R 56.98kRoR 82 .4 k说明：可以调剂滑动变阻器的值来调节电路的是饱和失真,截止失真,仍是不失真的情形,由于没有储存失真情形下的截图,所以这里只给出了不失真的情形；名师归纳总结 - - - - - - -第 14 页,共 17 页精选学习资料 - - - - - - - - - 五、实际滤波成效1、Madleb 系统的成效2自己搭建电路的成效（1）前置放大级成效前置放大不加数字滤波器名师归纳总结 - - - - - - -第 15 页,共 17 页精选学习资料 - - - - - - - - - 前置放大加数字滤波：分析：由于前置放大电路在放大信号的同时也会放大噪声信号,所以,通过前置放大电路后的信号的信号并不好； 当加了数字滤波器后,表有效地滤除了噪声信号,所以,加了数字滤波器后 的信号成效很好；（2）前置放大级和 50hz 陷波电路成效 前置放大级和 50Hz 陷波电路没加数字滤波的结果：分析：加数字滤波器后的结果基本和上图差不多；分析缘由可能是绝大部分的噪声干扰来源于50Hz 工频干扰,而搭建的50Hz 陷波电路具有很好的陷波成效；（3）前置放大级和带通滤波电路成效图 前置放大级和带通滤波电路,没加数字滤波 成效图：加了数字滤波器后：名师归纳总结 - - - - - - -第 16 页,共 17 页精选学习资料 - - - - - - - - - 分析：加了数字滤波器后信号明显改善,说明绝大多数的噪声来源于50Hz 工频噪声信号（结合前置放大级和50hz 陷波电路成效加数字滤波器和不加的结果比对）；（4）整体成效没有加数字滤波器：分析：加了数字滤波器后的成效（未截图） 和自己搭建的电路获得的结果的成效几乎一样,说明搭建的电路起到了很好的放大和滤波作用；事实上, 自己搭建的电路获得信号的成效在理论上应当比加了数字滤波器的成效更好,由于自己搭建的电路使用的是模拟滤波器,理论上应当比模拟滤波器在处理成效上更好,但由于试验器材和环境等缘由不能达到；但取得上述的结果也算比较中意；六、试验总结通过本次试验,我把握如何使用Multisin 软件来设计,搭建,仿真电路；同时,在试验过程中为了设计出令人中意的前置放大电路,共射极放大电路,带通滤波电路,陷波电路, 翻阅书籍, 加深了对以往学问的实践懂得；与同学争论的过程体会到了团队合作的重要性；于此同时, 用自己搭建的电路处理了自己的脉搏波信号,得到了比较中意的结果,真正感觉到学有所用；名师归纳总结 - - - - - - -第 17 页,共 17 页