この回路図に基づいて(AD620ANデータシートから)ECG回路を作成します。
回路のこの部分とそれがどのように機能するかはわかりません。これは、ノイズの影響を低減している右脚駆動回路と呼ばれています。ただし、この場合の負のフィードバックのしくみは正確にはわかりません。誰かが私を助けてくれますか?
この回路図に基づいて(AD620ANデータシートから)ECG回路を作成します。
回路のこの部分とそれがどのように機能するかはわかりません。これは、ノイズの影響を低減している右脚駆動回路と呼ばれています。ただし、この場合の負のフィードバックのしくみは正確にはわかりません。誰かが私を助けてくれますか?
回答:
右脚のドライバーは、体の平均電圧を駆動してノイズをキャンセルしようとします。右脚が選択されるのは、心臓から遠いためです。そこに注入される信号は、心臓の近くの2つの電極に共通モードになります。
右脚のドライブは、部屋のAC電源などの容量結合から拾う周囲のノイズよりも、体にしっかりと結合されています。
右脚のドライバオペアンプのフィードバックパスにあるネットワークは、信号のローパスフィルタリングを提供します。
この回路とその必要性は、描かれていないものを考えると、はるかに理にかなっています。最初に、測定電極の電圧が回路に関して何らかの基準を持つように、体に何らかの基準電圧を確立する必要があることを覚えておいてください。
回路のアースに直接接続された右脚電極によって確立されたこのリファレンスを想像してください。ボディへのインピーダンスがゼロの接続がこのように作成できた場合、これで完了です。駆動レッグ接続は必要ありません。
実際、参照電極と回路の間の接続は、キロオームまたは数十キロオームになる可能性があります。ここで、身体にかかるコモンモード電圧と、参照電極が高インピーダンスを介してグランドに接続されているという事実により、迷走電流が生じます。(これは、接地とは対照的に、非常に高い入力インピーダンスになる信号電極の問題ではありません)。
ドリブンレッグ回路が行うことは、フィードバック技術を使用してコモンモード電圧を測定し、それを参照電極を通してフィードバックすることです。これは、フィードバックのゲインの係数によって、参照電極での接続のインピーダンスを効果的に低減します。
Winter 1、Bruce B.、およびJohn G. WebsterのFig 1を添付します。「駆動右脚回路設計。」IEEE Transactions on Biomedical Engineering 1(1983):62-66。、引き込まれた電極インピーダンスを示していますが、インピーダンスの効果的な低減の非常に明確な導出が示されているため、入手できる場合は、このペーパーを読むことを強くお勧めします。
昨日初めてこの奇妙な回路ソリューションを見たのですが、すぐに気が付きました。明らかに、コモンモード信号を抑制するいくつかの巧妙なアイデアがありました。それはどんなかんじでしたか?
基本的な考え方を理解するために、私は最初に理解を妨げる細かい細部をすべて削除し、使い慣れた回路のビルディングブロックと原理を確認しようとしました。私は回路図を簡略化してスケッチし、AD705オペアンプ(А3)を使用して部品に焦点を合わせました:
構造。信号電極と参照電極の間に2つのシングルエンド入力電圧(VIN-とVIN +)がありました。驚いたことに、それらの入力「ソース」は接地されていませんでしたが、オペアンプ出力に接続されていました。一体何だったの!?? ああ...彼らは「動く」地面に接続されていたため、恐らく同時(コモンモード)変動を抑制することができました。
入力電圧は、高入力インピーダンスの増幅段(A1およびA2)によって緩衝されました。コモンモード信号に関しては、これらのステージは電圧フォロワとして機能しました。差動モードでのみ重要だったので、入力アンプの出力間に3つの抵抗のネットワークを描画しなかったのはそのためです。
しかし、フォロワ出力間の2抵抗回路は何を果たしましたか?オペアンプ反転夏がRfとA3の助けを借りて構築されたことに気づきました。
操作。最初は両方の入力電圧がゼロであると想像してください。したがって、(右脚の)オペアンプ出力電圧VREFもゼロです。
両方の入力電圧が増加しようとすると(実際の「動かない」グラウンドよりも高いコモンモードノイズ電圧により)、オペアンプの出力電圧は、実際のグラウンドより低いノイズ電圧で(ほぼ)減少します。また、入力電圧の「ソース」は実際のアースではなく「可動」アースに接続されているため、それらの電圧はノイズ電圧とともに低下します。比喩的に言えば、オペアンプ出力は、コモンモード電圧の大きさで入力電圧を「プルダウン」します(オペアンプ出力は、コモンモード電圧から等価電圧を差し引きます)。その結果、実際のグランドに関して、コモンモード信号は(ほぼ)ゼロになります。
したがって、コモンモードに関しては、奇妙なRDL回路は、入力ソースが真のグラウンドではなくその出力に「グラウンド接続」されたオペアンプ反転加算器のように考えることができます。この「可動グランド」のため、コモンモード信号は抑制されています。
入力電圧と抵抗の両方を1つにまとめると、この配置はゲインが200の反転増幅器と考えることができます。この出力はVINによってフィードバックされます。つまり、2つの負のフィードバックがあります-ローカル(Rfによって実装され、 R1およびR2)およびグローバル(VCMによる)。
私は昨日鉛筆とゴムでスケッチされた本物の回路図を添付して、この説明に導いた私の考えの過程をより現実的に説明しました。もちろん、私はそれらを美しく概説することができます...しかし、それらはあまり有益ではなくなります...