AD620和AD204在生理参数测量放大器的应用

　　【摘要】本文介绍应用AD公司新一代高性能隔离放大器和高精度、低噪声仪用放大器，设计新一代多通道、高性能生理参数放大器。

　　1引言

　　生理参数测量放大器是测量生物电位、血压、体温等生理参数的重要单元电路。目前，绝大多数的生理参数放大器均采用三运放仪用放大器，并辅之以分立器件的悬浮电路，虽然可以满足一般要求，但由于集成化低，所用元件多，结构复杂，调试困难，难以满足当前各种微弱生理参数测量的高稳定性、高共模抑制比、高安全性的要求。笔者经几年研究、试验，采用AD公司生产的AD620高精度仪用放大器和AD204小型隔离放大器两个集成模块，可以任意构成心电、脑电、肌电、心室晚电位、高频心电、希氏束电图等各种微弱电位测量放大器，保证了性能的完美，指标的提高，使设计调试极度简化，而器件数量一般可以降至普通电路的1／5，满足生理信号的前置放大，隔离放大的低噪声、低飘移、高阻抗、高共模抑制比，高绝缘性能的要求，解决了多年来不易解决的难题。

　　2AD620和AD204的性能

　　2．1．AD62O的性能

　　AD62O采用激光晶片校准工艺，使电路元件间的匹配和跟踪性能完好，从而保证了该电路固有的高性能。图1是AD62O的简化电路结构与连接图。

　　
图1

　　如图1所示，TI，TZ为超R结构，接成差分双极性输入方式，使电路具备了较高的输入阻抗和高精度性能。AI，AZ，A3类似三运放结构，由A3消除所有的共模信号，其增益为G一（RI＋RZ）／Rg＋1。由于Rg系外跨结构，可以通过它方便地调整放大器的增益，由于RI，RZ已校准到绝对值24．7K，其增益公式为：G一（RI＋RZ）／Rg＋1一49．4K／Rg＋1，因此Rg一49．4K／（G－I）。AD620采用8脚DIP封装，其尺寸比三运放电路成倍下降，功耗更低，仅1．3mA。由于超p处理，使输入偏置电流仅为InA，保证了模块的高阻抗、低噪音和高共模抑制比。在低频使用时，其噪声水平仅O．28pV。。，输入阻抗可达IOG欧，共模抑制比可达14OdB。

　　2．2AD204的性能

　　从生理参数测量放大器的安全性能上讲，国际电工委员会（IEC）在通用安全标准方面要求是相当苛刻的，若不采用隔离，很难达到病人漏电流小于O．ipA的技术要求。目前常用的浮地式技术有电磁耦合和光电耦合两种。光电耦合的频率特性较好，线性度相对较差；电磁耦合的线性度优于光电耦合，但因需调制、解调电路，还要绕制变压器，工艺复杂。由于AD204采用了表面安装工艺和集成模块化技术，克服以上缺点，在频响要求相对较低的生理参数放大器方面，提供了较为理想的应用器件。光电耦合器尽管甩掉了电源变压器，但由于前级供电仍需悬浮电源，也无法摆脱绕制变压器之烦琐，因此这更加突出了隔离模块兼有悬浮供电电源的优越性。

　　AD2O4其主要技术性能：

　　①尺寸较小：每英寸可安装四个通道；

　　②低功耗：典型功耗为35mw；

　　③高准确性：最大非线性失真度只有O．O25％（K级）；

　　④高共模抑制性能：当增益为IO0倍时，可达130dB；

　　⑤频率特性：通频带可达SKHZ；

　　⑥高绝缘隔离：击穿电压可达2000V峰值（K级）；

　　⑦具有隔离电源输出。

　　
图2

　　如图2所示，AD204采用调幅技术实现将信号变换耦合，达到悬浮放大的目的。它包含一个运放、调制器、解调器和一个电源变换系统。电源变换器被25KHZ，峰值为15V的方波所驱动，这个方波来自外部的配套电路AD246。整个隔离器的输出电压和运放的输出电压相等，也就是说，隔离器具有单位增益。而运放可以通过不同的连接获得所需的放大增益。调制器和解调器采用25KHZ方波驱动，其VISO十和VISO一为模块的电源输出，以提供被悬浮了的上一级放大器，其最大负荷为ZmA，输出土7．SV。