利用SPICE分析理解心電圖前端中的右腿驅(qū)動

　　心電圖 (ECG) 學(xué)是一門將心臟離子去極(ionic depolarizaTIon) 后轉(zhuǎn)換為分析用可測量電信號的科學(xué)。模擬電子接口到電極/患者設(shè)計中最為常見的難題之一便是優(yōu)化右腿驅(qū)動 (RLD) ，其目的是實現(xiàn)較高的共模性能和穩(wěn)定性。利用SPICE分析，可大大簡化這一設(shè)計過程。

　　在ECG前端中，RLD放大器具有Vref的共模電極偏置，并反饋經(jīng)過反相處理的共模噪聲信號 (enoise_cm)，以降低測量放大器增益級輸入端總噪聲。圖1中，源ECGp和ECGn被分離開，目的是表明RLD放大器如何為一部分ECG信號提供共模參考點(diǎn)，而這一部分ECG信號可在測量放大器 (INA) 的正負(fù)輸入端看到。左臂、右臂和右腿的并聯(lián)RC組合，代表了集總無源電極連接阻抗(本文后面部分以52kΩ和47nf表示)。假設(shè)enoise以寄生方式耦合至輸入，則enoise_cm的反饋會降低每個輸入端的總噪聲信號，并使用外部方法過濾剩余噪聲，或者利用測量放大器的共模抑制比 (CMRR) 來對其進(jìn)行抑制。

　　圖1 LEAD I和RLD簡易連接

　　在圖2、3和4中，我們可以看到共模抑制變化情況，表明共模測試電路具有不同的RLD放大器增益。這些圖表明，無反饋電阻器(即增益無限)時達(dá)到最佳低頻CMRR;但是，在現(xiàn)實世界中，對于那些要求在某條輸入放大器引線被拔掉后RLD放大器仍能線性運(yùn)行的應(yīng)用來說，去除DC通路和/或?qū)F設(shè)置為某個高值或許并不實際。

　　圖2 CMRR與RLD增益的關(guān)系

　　圖3 CMRR圖與頻率和RLD增益 (RF) 的關(guān)系

　　圖4 MCRR RLD與無RLD的關(guān)系

　　圖 5 小信號脈沖測試電路

　　圖6 圖5輸出的曲線圖