上一個產品開發是心電監測方面的,由于放大器是使用的ADI的一顆專用芯片,所以電路原理設計也基本是借鑒這個IC的推薦電路。其中發現的問題有一個就跟掃頻有關,正好論壇里面有人問頻率響應的事情,就借這個項目簡單給大家介紹一下。
心電信號的獲取,主要是放大,心電信號很弱,要放大一千倍左右。但是頻率只有1~2Hz左右(每分鐘60~120下),每個人差異不大,跳得過快過慢的不是在醫院就是在去醫院的路上;心跳信號幅度mv級,很微弱,所以對于監測電路抑制噪聲的要求很高;另一個問題是心電信號幅度每個人有差異性,從0.1mV~5mV 之間都有可能,而且都是健康的人,這對電路的選擇就有取舍,可能需要調節增益。
我當時只做了畫板的工作,原理是另一組工程師設計,和數據手冊推薦的有細微的不同,對此當時的我簡單問了一句,他們回答是測試過的可以使用,所以我沒仔細去測試,后面吃了大虧。簡單了解到工頻噪聲很大,同時ADI的FAE也說有工頻問題,于是我在電路后面加了一個簡單的被動陷波電路,頻率定在50Hz。這時候用到了個工具:Multisim軟件。經過軟件的模擬,陷波電路效果如下圖,還是有些作用的。
但是實際測試過程中,發現仍然有很強的,大約0.5V左右的工頻頻段的干擾,這是一個挺神奇的事情,因為按照數據手冊,ADI這個IC對噪聲有很大的抑制,且鋰電池供電的時候,怎么會有這么大的干擾,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信號發生器,雖然只有300塊,但是功能強大,信號干凈,其中掃頻功能對于我們信號的分析十分有幫助。
掃頻界面如下圖:
該儀器有2個信道可以分別設置,通過定義起始頻率、終止頻率、掃描模式、掃描時間,該信道就會輸出掃頻信號如圖(來源于網絡),且周期性重復,所以叫掃頻。
當1mV,0~100Hz的掃頻信號輸入,在示波器上可以獲得周期性的頻率響應波形。如在陷波電路前獲取到的波形如下,可以看到在50Hz附近,信號非但沒有衰減,反而飆升溢出。
經過陷波電路以后,無用的頻段遭受了抑制。
說明問題出在IC電路這邊,該IC有兩級放大電路,第一級測試跟規格書描述基本一致。但第二級的頻率響應和規格書出現了嚴重的偏差,如下圖。
而經過仿真,發現電路設計上造成的微小改動造成了該影響,下面兩幅圖中左圖是ADI原版電路仿真結果,右圖是改動后的電路仿真結果,和實測數據基本一致。
既然找到了原因,那么就把電路改回ADI推薦電路應該就可以解決問題,試驗一下果然如此。下兩幅圖中,左圖是ADI推薦電路信號響應,右圖是錯誤電路的信號響應。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備,是沒辦法很快捷的發現問題點的。
那么得到什么教訓?不要相信任何人!不要去改推薦電路!
-
放大器
+關注
關注
143文章
13553瀏覽量
213113 -
電路
+關注
關注
172文章
5849瀏覽量
171911 -
信號發生器
+關注
關注
28文章
1454瀏覽量
108652
原文標題:實例剖析:掃頻究竟該如何使用?
文章出處:【微信號:gh_bee81f890fc1,微信公眾號:面包板社區】歡迎添加關注!文章轉載請注明出處。
發布評論請先 登錄
相關推薦
評論