综 合 实 验 报 告课程名称医学信号采集与处理综合实验学生姓名学号专业班级生物医学工程 10 级指导教师郑驰超2013 年 07 月精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 1 页，共 17 页医学信号采集与处理综合实验报告一、实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、实验设备装有 Multisim 2001 软件的 PC 一台， Madlab 生物医学信号处理实验箱一台，MadlabU/4CS 生物信号采集处理系统一台，数字合成函数信号发生器/计数器一台，示波器一台，电源设备 ,压力传感器等。三、实验步骤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 上显示实验结果。9、 在实验箱上直接连接传感器，并观察实际实验结果。10、将两次实验结果进行对比分析，并撰写实验报告。四、电路设计实验结果1、前置放大首先计算差模放大倍数：精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 2 页，共 17 页理论分析 : 2513211RRRRAv6. 1462RRAv4021vvAAA仿真结果如下：精选学习资料 - - - - - - - - - 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 页再计算共模放大倍数：共模放大电路仿真结果如下：由下图可知：共模放大倍数为-89dB，即 AVC=6105.35，输入阻抗RiC 约为 10M 所以 KCMR=A VD/AVC=40/6105.35=610125.1,这种电路具有很高的共模抑制比。精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 5 页，共 17 页2、带通分析：若要求差模电压增益为1000，在前置级增益为40 的情况下，带通滤波级应精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 6 页，共 17 页达 25。且通频带： 50mHz200Hz 理论分析值：通带放大倍数为： K=)2111)(21/11223fCRRRfCR（27.95dB(25) 根据RCfHL21/可知：下限频率Lf=50.1mHz ，上限频率Hf=221.2Hz 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）基本满足要求。3、50hz 陷波50Hz 陷波电路的电路原理图及仿真图如下：精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 7 页，共 17 页理论值：陷波频率： f =RC21=61098.380021=50Hz 仿真的结果：由仿真图可以看出，该陷波电路对于47.863Hz 左右的干扰信号具有很好的陷波效果，基本满足要求。4，整体说明：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足要求，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，应该会有比较好放大滤波效果。精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 8 页，共 17 页5，前置放大级+带通滤波电路精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 9 页，共 17 页6、前置放大级+50hz 陷波电路精选学习资料 - - - - - - - - - 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7、带通 +50hz 陷波精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 12 页，共 17 页8、共射极放大电路理论分析：三极管 BJT_NPN_VIRTUAL的值为 100 VVVRRRRVBQ1.275202020113212mARRVVIIBEQBQEQCQ27.110001007. 01 .265mAIICQBQ01.010027.1VRRRIVVCQCE555.7)1.14.2(27.112)(6541精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 13 页，共 17 页226847.2010120026)1(200EQbeImVr7.910010122680012100)1 ()/(5840RrRRVVAbeivkRrRRRRbei98.6)1(/()/(5312kRRo4.28说明：可以调节滑动变阻器的值来调节电路的是饱和失真，截止失真，还是不失真的情况，由于没有保存失真情况下的截图，所以这里只给出了不失真的情况。精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 14 页，共 17 页五、实际滤波效果1、Madleb 系统的效果2自己搭建电路的效果（1）前置放大级效果前置放大不加数字滤波器精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 15 页，共 17 页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效果很好。（2）前置放大级和50hz 陷波电路效果前置放大级和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。分析原因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效果。（3）前置放大级和带通滤波电路效果图前置放大级和带通滤波电路，没加数字滤波效果图：加了数字滤波器后：精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 16 页，共 17 页分析：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 陷波电路效果加数字滤波器和不加的结果比对）。（4）整体效果没有加数字滤波器：分析：加了数字滤波器后的效果（未截图） 和自己搭建的电路获得的结果的效果几乎一致，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效果在理论上应该比加了数字滤波器的效果更好，因为自己搭建的电路使用的是模拟滤波器，理论上应该比模拟滤波器在处理效果上更好，但由于实验器材和环境等原因不能达到。但取得上述的结果也算比较满意。六、实验总结通过本次实验，我掌握如何使用Multisin 软件来设计，搭建，仿真电路。同时，在实验过程中为了设计出令人满意的前置放大电路，共射极放大电路，带通滤波电路，陷波电路， 翻阅书籍， 加深了对以往知识的实践理解；与同学讨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，得到了比较满意的结果，真正感觉到学有所用。精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 17 页，共 17 页