隨著人民物質水平的提高，人們對健康的要求已不僅停留在治療疾病的水平上，而是提出了預防疾病，健康保健的新課題。心血管病作為人類健康的第二大殺手，已經引起了醫學界廣泛關注。心電檢測技術是目前心臟病診斷、心臟健康保健所必須的一項技術。在向小型化、家庭化、網絡化發展的趨勢下，勢必需要更為簡便、更加低成本的心電檢測設備。監護儀是一種以測量和控制病人生理參數，并可與已知設定值進行比較，如果出現超標可發出警報的裝置或系統。監護儀與監護診斷儀器不同，它必須24小時連續監護病人的生理參數，檢出變化趨勢，指出臨危情況，供醫生應急處理和進行治療的依據，使并發癥減到最少，達到緩解并消除病情的目的。監護儀的用途除測量和監護生理參數外，還包括監視和處理用藥及手術前后的狀況。

傳統的導聯系統采用通用的三電極方式，右胸上電極及左腹下電極為心電采樣電極，右腹下電極為右腿驅動電極。這種聯接方式有效實用，有利于便攜使用。便攜式監護儀分析處理系統可以分為兩大部分，一是攜帶在被檢查者身上的袖珍監護儀，二是由微機系統組成的心電圖處理診斷系統。被檢查者將某一時段的動態心電信號由監護儀記錄下來，通過GPRS通信方式將數據傳送到醫院的心電圖處理診斷系統中。心電信號是由人體心臟發出相當復雜的微弱信號，為了獲得含有較小噪聲的心電信號，需要對采集到的心電信號做降噪處理。

本設計的特點：

（1）目前對心電信號的降噪有多種方法，這里主要從濾波的方面介紹將噪聲從信號中分離。濾波采用高通和低通兩級濾波，濾波電路經Workbench仿真效果明顯。

（2）與以往雙T型50 Hz陷波器不同的是，該設計電路引入放大器形成正反饋，以減小阻帶寬度。

（3）本文為人體日常生活方便，設計了導聯電極脫落檢測電路，防止運動輸入電極脫落。

1 心電信號的特點及整體系統結構

心電圖（ECG）信號自動分析與診斷是目前信號處理領域中的研究熱點之一，其真正實現將有力地促進醫療事業的發展和人們健康水平的提高，也將是現代信號處理理論與技術和人工智能等在醫療領域中應用的重大突破。心電（圖）信號自動分析與診斷系統的研究內容廣泛，涉及的基礎理論和關鍵技術繁多，是一個多學科交叉的龐大課題。到目前為止，現有的心電信號自動分析方法中還存在著諸多的缺陷和不足，在理論研究和實際應用方面仍有許多改進和創新的空間。針對這種現狀，論文圍繞"心電信號預處理"、"心電波形檢測與定位"、"心電特征提取與選擇"和"心電信號自動分類與識別"四個方面的關鍵技術展開研究。

心電信號由皮膚電極取自于人體表面，是一種低頻率的微弱雙極性信號。它淹沒在許多較強的干擾和噪聲之中。這些干擾主要包括肌電信號、呼吸波信號等體內干擾信號和以50 Hz工頻干擾、電極與皮膚界面之間的噪聲為主的體外電磁場干擾信號的影響。信號源阻抗大約100 kΩ，信號為10μV~5 mV,典型值為1 mV,加上周圍的電磁干擾（特別是50 Hz的工頻干擾）比較大，要求放大電路具有高增益、高輸入阻抗和高共模抑制比；為保持信號的穩定，還要求輸入失調電壓和偏置電流小、溫漂小；為了便于隨身攜帶，還要求體積小、電源電壓低、耗電少等。

對心電信號進行精確測量，必須設計出性能優良的放大器。放大器的核心和關鍵是前置級的設計。整個前置級電路由前置放大電路，陷波電路和濾波電路構成。從體表獲得的心電信號經導聯輸入后，ECG信號經運放構成的前置放大器放大，濾波器濾除其中的高頻干擾后，再經一個50 Hz陷波器進一步抑制電源干擾，然后通過電平位移進入A/D轉換，從而得到數字化的心電信號。

2 電路結構描述，心電信號的傳感、放大及濾波

2.1 電路結構描述和仿真

整個監護儀是由前置放大電路，陷波電路和濾波電路構成。醫學傳感器獲得體表的心電信號濾除其他頻段干擾后經過放大調理和A/D轉換之后傳給計算機以供數據分析。其中便攜性方面設計了電極脫落檢測電路，擺脫電纜羈絆，使使用者能隨身攜帶。硬件電路用Workbench軟件進行仿真能實現其功能，采用的濾波函數用Matlab和Filterlab軟件仿真之后能達到設計要求。濾波方法采用50 Hz陷波之后，再經過高低通兩級濾波，引入放大器形成正反饋，以減小阻帶寬度。

2.2 心電輸入電極