1、潘楷 5030209345RC 电路的频率响应作者：潘楷（班级：F0302012；学号：5030209345）时间：2005-6-6摘要：本论文依据电工电子实验，就 RC 电路的高通、低通、串并联选频电路的频率特性及电路参数分别对截至频率的影响进行简要的分析。并结合在心电信号的检测采集中的应用来具体说明。同时对差动放大电路和同相放大电路进行一些回顾。关键词：RC 电路、高通电路、低通电路、心电信号。一、 RC 高通电路1、右图为高通电路图，其频率响应为 RCjjRjK1)(其幅频特性为 2)(1)(R其相频特性为 90)(Carctg。上式表示输出电压相位总超前于输入电压相位， 。0)(2、波
2、特图采用与低通电路同样的折线似方法，可画出高通电路的幅频和相频响应波特图如图所示图潘楷 5030209345二、 RC 低通电路1、其频率响应为: RCjjRjK1)(其幅频特性为 2)(1)(其相频为 表示负值，即输出电压总是滞后于输入电)(RCarctg压。2、幅频响应波特图根据式（4）幅频响应可在波特图中用两条直线来近似描述：（1）当 时用分贝表示为： （2）当 时用分贝表示为 此直线的斜率为20dB/十倍频程，它与零分贝线在 处相交。近似的幅频响应如图 2(a)所示。3、相频响应潘楷 5030209345根据式（5）作出相频响应，它可用三条直线来近似描述：（1）当 时， ，得一条 的直
3、线。（2）当 时 ， ，得一条 的直线。（3）当 时， 。由于当 或 时，相应可近似得 和 ，故在 和 之间，可用一条斜率为 /十倍频程的直线来表示，于是可画得相频响应如图 2(b)所示。应用：基于 MSP430 设计的微型家用心电图机_ 心电信号的检测及采集家用心电图机所需检测的心电信号幅值在 0.054 mV，频率在0.0572Hz。而检测中存在的主要干扰信号有电极板与人之间的极化电压、50Hz 工频干扰、仪器内部噪声和仪器周围电场磁场电磁场的干扰等等。心电信号中 50Hz 工频干扰可以利用自适应模板法消除，则心电图机模拟部分可以采用如图 2 所示的硬件结构。心电信号经电极或导联线采集后，
4、先要进行电压放大。电压放大器一般由两级组成，前级采用负反馈差动放大电路。系统中，采用 TI 公司的基于双运放电路的微功耗仪表放大器 INA321 芯片作为心电信号的前级放大器，放大倍数为10 倍。由于 72Hz 以上的干扰信号较强而 0.05Hz 以下的干扰信号相对较弱，所以在滤波电路中，采取先低通滤波取出 72Hz 以下的信号，然后接高通的方式，这样就能滤除极化电压信号得到心电信号。由于在前面的滤波电路中采用了 RC高通滤波电路，该电路具有较高的输出阻抗，所以后级放大采用了同相放大电路，放大倍数为 20 倍。 心电信号的最高幅值为 4mV，经过 200 倍的放大为 0.8V，而 A/DC 的
5、输入范围为 02.5V，设计时取中间值 1.25V 为参考，所以放大后的心电信号叠加参考电压 1.25V 后大小为(1.250.8)V，正好落在 A/DC 的模拟输入信号范围。同时，心电信号的频率在 0.0572Hz 之间，为了保证采样定理的要求和保证转换速率可以选取采样率 fs=200Hz。MSP430 F135 自带高速 12 位逐次逼近型ADC12，该 ADC12 具有内部参考电压、采样保持和自动扫描功能，有 8 个外通道4 个内通道，高达 200KHz 的采样速率，多种采样方式，因而完全能够满足要求。潘楷 5030209345图 2 系统模拟电路框图在心电信号的采集中，我们看到了前置放大（负反馈差动放大电路） ，和后极放大（同相放大电路）的应用。下面对其性质进行简要分析：差动放大器的静态工作点主要由恒流源 决定，故一般先设定 。 取值不能太大， 越小，恒流源越恒定，漂移越小，放大器的输入阻抗越高。但也不能太小，一般为几毫安左右。射极电阻不能太大，否则负反馈太强，使得放大器增益很小，一般取 左右的电位器，以便调整电路的对称性。同相放大电路的特点是：这种电路的闭环放大倍数 ,具有极高的输1fA入电阻，极底的输出电阻。
