摘要：心電檢測是在強(qiáng)共模干擾下的微弱信號檢測，為了提高電路的共模抑制比，常采用對消驅(qū)動電路（右腿驅(qū)動）來提高共模抑制比，本文分析了對消驅(qū)動電路的原理，結(jié)合實際電路實際驗證了電路的效果。

　　心電信號是人體特定的點與點之間的差模電壓，信號幅度在0.5mV~8mV之間，典型值為1mV.心電受到的工頻干擾非常強(qiáng)，一般情況下人體的工頻幅值在V級，比心電信號大3個數(shù)量級，工頻干擾常以共模形式出現(xiàn)。

　　在如此強(qiáng)的工頻干擾中檢測出微弱的心電信號是一大挑戰(zhàn)，這就要求運放具有很高的共模抑制比，一般要求在60~120dB之間，太低了影響心電圖機(jī)性能，太高的運放成本上會讓人難以接受。采用高共模抑制比的前置放大器，如在50Hz時80dB共模抑制比的儀表放大器是屬于性能比較好的產(chǎn)品，這樣工頻干擾的幅值還是達(dá)到了信號幅值的十分之一，對于醫(yī)生診斷來說是不能接受的，心電圖機(jī)普遍采用對消驅(qū)動電路來進(jìn)一步增強(qiáng)共模抑制能力。

圖1:對消驅(qū)動模型

　　U2A和R9,R10,R11,C7共同組成了右腿驅(qū)動電路，其原理是通過R6,R7從人體取出共模電壓反向加到人體。下面我們通過公式來說明對消驅(qū)動的作用，計算中忽略C5,C6,1A,U1B 的誤差對共模抑制比的影響，同時R10和C7是為了系統(tǒng)穩(wěn)定而設(shè)計的，不影響低頻時共模抑制比的計算，計算時忽略，公式推導(dǎo)如下：

　　U1A,U1B作用是阻抗變換的跟隨器，有：

　　Vcom=Vin     （1）

　　U2A 組成了一個反向放大器，其傳遞函數(shù)為：

　　Vout=-（R9*Vcom）/R8     （2）

　　根據(jù)基爾霍夫電流定律有：

　　（V1-Vin）* jwC11=Vin* jwC2+（Vin-Vout ）/R11     （3）

　　得到Vin傳遞函數(shù)為：

　　Vin=R8*R11*JWC2/（R8*R11* jwC1+R8*R11* jwC2+jwC1* jwC2*R8+ jwC1* jwC2*R9 ）     （4）

　　帶入常用電路的典型參數(shù)：

　　R8=10kΩ，R11=100kΩ，R9=1M,C2=100pf不考慮電容的相位影響，略去極小項則：

　　Vin=R8*R11* jwC2/（R8+R9）     （5）

　　在以上參數(shù)下Vsub>in幅值為：

　　Vin=1 /3000=-69dB     （6）

　　按照上述參數(shù)設(shè)計的右腿驅(qū)動電路理論上可以提供69dB的共模抑制比，這是一個對消驅(qū)動簡化模型，實際電路中考慮到阻容的誤差，濾波電容對相位的影響，運放的延遲等等，右腿驅(qū)動的共模抑制能力會劣化甚至產(chǎn)生震蕩，具體的電路需要根據(jù)需要進(jìn)行調(diào)整。

　　圣邦微電子在對消驅(qū)動電路上做了很多驗證工作，如器件的選擇、線路板設(shè)計、電源結(jié)構(gòu)等，在本篇文檔不再詳述，請參考圣邦相關(guān)技術(shù)資料。按照圖1所示電路制作了驗證板，實測共模抑制比為50dB,這樣我們選擇一顆共模抑制比60dB以上的集成或分立器件搭成的儀表放大器，整個系統(tǒng)就可以達(dá)到89dB1的標(biāo)準(zhǔn)要求。