專利名稱：心電波形發(fā)生器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實用新型涉及一種波形頻率、幅度可調(diào)的高精度心電波形發(fā)生器。適用于心電起搏器的校準測試，也可為特殊需要的應(yīng)用提供不同的波形。特別適用于波形間隔需要大范圍調(diào)節(jié)的情況。
在現(xiàn)有技術(shù)中，波形發(fā)生器多為低頻、高頻、信號發(fā)生器、只能提供一般常用的正弦波、方波等信號。主要適合電子電路的實驗、測試。而心電發(fā)生器不同于其它發(fā)生器，它應(yīng)完全能模擬人體心臟的跳動次數(shù)及心臟跳動時的心電波形，特別是能產(chǎn)生波形斜升沿和斜降沿比例固定，而重復(fù)周期可變的心電波形。目前，尚無此種功能的心電波形發(fā)生器。
本實用新型的目的是提供一種完全能模擬人體心臟的跳動次數(shù)及心臟跳動時的心電波形；特別是能產(chǎn)生波形斜升沿和斜降沿比例固定，而重復(fù)周期可變的高精度心電波形發(fā)生器。
本實用新型的目的是這樣實現(xiàn)的高精度心電波形發(fā)生器它由、波形產(chǎn)生電路、波形輸出電路、頻率控制電路、幅度檢測電路、計數(shù)顯示電路、一分鐘信號產(chǎn)生電路、復(fù)位電路、電源電路電連接而成。
本實用新型和背景技術(shù)相比所具有的益效果是提供了一種完全能模擬人體心臟的跳動次數(shù)及心臟跳動時的心電波形；特別是能產(chǎn)生波形斜升沿和斜降沿比例固定，而重復(fù)周期可變的高精度心電波形發(fā)生器。并具有顯示直觀、安全可靠、操作方便等特點。


圖1心電波形發(fā)生器的組成框圖圖2心電波形發(fā)生器總控制圖圖3心電波形產(chǎn)生電路圖4心電波形輸出電路圖5復(fù)位電路圖6幅度檢測電路圖7頻率控制電路圖8一分鐘產(chǎn)生電路圖9計數(shù)顯示電路圖10電源電路結(jié)合附圖對本實用新型作進一步說明心電波形發(fā)生器(圖1、2)，它由波形產(chǎn)生電路(圖3)、波形輸出電路(圖4)、幅度檢測電路(圖6)、頻率控制電路(圖7)、一分鐘產(chǎn)生電路(圖8)、計數(shù)顯示電路(圖9)、電源電路(圖10)、復(fù)位電路(圖5)電連接而成。
心電波形產(chǎn)生電路(圖3)產(chǎn)生標準的心電波形?？筛鶕?jù)需要提供不同的波形。波形通過波形輸出電路(圖4)，按設(shè)計要求的幅度及輸出阻抗，輸出高精度穩(wěn)定的心電波形。然后通過幅度檢測電路(圖6)檢測出能反映出波形峰值的電壓值(毫伏級)。信號頻率控制電路(圖7)由波形產(chǎn)生電路觸發(fā)，實現(xiàn)對心電波形時間間隔的控制，該間隔可進行大范圍調(diào)節(jié)，從而實現(xiàn)每個波形周期間隔時間可變的效果。一分鐘信號產(chǎn)生電路(圖8)產(chǎn)生標準一分鐘信號，送到計數(shù)顯示電路(圖9)控制計數(shù)，從而實現(xiàn)模擬心臟跳動次數(shù)顯示。復(fù)位電路(圖5)可使頻率控制電路、一分鐘信號產(chǎn)生電路、計數(shù)顯示電路、幅度檢測電路同時復(fù)位。電源電路(圖10)為發(fā)生器提供工作電源。
圖3為心電波形產(chǎn)生電路，它由六反相器N1A與N1B(7404)、雙四位二進制計數(shù)器N2(74LS393)、二輸入端四與非門N3A.B(7400)、地址計數(shù)器N4(4040)、EPROM可擦除可編程只讀存儲器N5(2764)、12位D／A轉(zhuǎn)換器N6(DAC1230)、電阻R1－R4(1.5K)、電容C1(120P)、C2(820P)組成。其功能是產(chǎn)生心電波形(也可根據(jù)特殊需要提供不同形狀的波形)。其中由N1A與N1B、CRY晶振、電容C1、C2及電阻R1、R2組成的振蕩器，產(chǎn)生約8MHZ的脈沖通過N2A分頻，做為N4(4040)地址計數(shù)器的觸發(fā)脈沖。N4做為N5(2764)的地址發(fā)生器，它接到N5的地址線上，在觸發(fā)脈沖的作用下，分別讀出各個地址存儲的數(shù)據(jù)，將其送至N6(DAC1230)的數(shù)據(jù)線上。由N6進行數(shù)字模擬量轉(zhuǎn)換，使其變?yōu)榫哂行呐K跳動的模擬波形信號。由于采用12位D／A轉(zhuǎn)換器，進一步提高了波形的轉(zhuǎn)換精度。N3A與N3B是保證N6正常工作時序而設(shè)置的，由脈沖的分頻信號組合出D／A需要的時序。N6(DAC1230)11、12輸出到心電波形輸出電路N7(LF357)的2、3。
圖4為心電波形輸出電路，它由寬頻放大器N7(LF357)、高精度運算放大器N14(OP－07)、電阻R5(56K)、R6、R21(均10K)、R22(43K)、電位器P1、P2(均1K)、P5(20K)、P7(10K)組成。其功能是將N6(DAC1230)輸出的模擬心電信號進行變換和放大。N7是寬頻帶放大器，輸出心電波形信號的幅度由電位器P1進行調(diào)節(jié)，輸出直流幅度(毫伏值)由P2調(diào)節(jié)。P5與P7是運算放大器的零點調(diào)整。心電波形輸出到P8(OP－07)，N9A、N9B進行幅度檢測。
圖6為幅度檢測電路，它由高精度運算放大器N8(OP－07)、雙運算放大器N9A與N9B(TL082)、NPN高頻管N10(2SC945)及S1放電開關(guān)、電阻R6(10K)、R7(1K)、R8(100K)、R9(10K)、R10(10K)、R11(1M)、R14、R15(100)、R16、R17(均10K)、電位器P3、P4(10K)、二極管D1(1S1588)、D2－D3(1SS104)組成。這是一種保持模擬信號電壓峰值的電路，它把信號瞬間的最大峰值存儲在E1(10uf)里。適用于測量單個脈沖的最大值，即使采用取樣速度很慢的脈沖儀表，也能進行準確的測量。此外，取樣完畢后，如果不把充電電荷放掉；若下次輸入的信號峰值低于前次峰值，則峰值就不能得到響應(yīng)。因此，應(yīng)安裝放電開關(guān)S1，使其測量的準確度進一步提高。P3調(diào)整負反饋。P4調(diào)整N8(OP－07)運算放大器的零點。幅度檢測通過CON2(3PIN)插座，連接DPM毫伏表，進行幅度顯示。
圖7為信號頻率控制電路，由時基發(fā)生器N11(NE555)、D觸發(fā)器N12A(74LS74)、或門N13A于N13B(74LS32)、反相器N1C(7404)及電阻R18(10K)、電容C4(2UF)、電位器P9(200k)、P6(1m)構(gòu)成，其各器件之間及與其它電路之間的電連接為時基發(fā)生器N11的4與VCC及電阻R12(10K)的一端相連，N11的2與6相連，并通過電位器P6(1M)、P9(200K)與N11的7相連，N11的7通過電阻R18(10K)與VCC相連，電容C4(2μF)一端接至N11的2、6、及電位器P6(1M)的一端，另一端接地；N11的輸出端3與N1C的5相連，并與N13A的2相連，N1C的6與N12A的1相連，N12A的3與N2B(74LS393)雙四位二進制計數(shù)器的10相連，該信號做為時鐘觸發(fā)信號；N12A的2與4相連接至VCC，N12A的5為輸出端，分別與N13A的1和H相連，H接至CON2(3PIN)的3端(在一個周期內(nèi)，使毫伏表顯示保持)，N13A的輸出端3與N13B的4相連，N13B的5連接與門N3D(7400)的11及電阻R13(1K)的一端，另一端接至TEST與電阻R17(10K)相連。當S2接通時，N3D的11為高電平，使N13B的輸出端6也為高電平，即RET1信號，該信號做為計數(shù)顯示電路的觸發(fā)信號，其功能是對波形個數(shù)進行計數(shù)，從而實現(xiàn)每個波形周期發(fā)出一個心電波形信號。
圖8為一分鐘信號產(chǎn)生電路，由時基發(fā)生器N16(NE555)、雙四位二進制計數(shù)器N15A與N15B(74LS393)、D觸發(fā)器N12B(74LS74)、二輸入端四與非門N3C(7400)、及電阻R23(10K)、電容C5(2μF)、C6(0.01μF)、電位器P8(200K)構(gòu)成。功能是產(chǎn)生標準一分鐘信號。其中時鐘振蕩器(包括N16、R23、P8、C5、C6)產(chǎn)生時鐘基準信號，經(jīng)過分頻電路(包括N15、N12B、N3C)進行128分頻，產(chǎn)生標準一分鐘信號。這一信號送到計數(shù)顯示電路控制計數(shù)時間，從而實現(xiàn)模擬心臟跳動次數(shù)顯示。振蕩器微調(diào)(P8)可以對標準一分鐘信號進行校準。
構(gòu)成一分鐘信號產(chǎn)生電路的元器件之間的連接時基發(fā)生器N16的4與8相連，并連接VCC及電阻R23(10K)一端，N16的5與C6一端相連，C6另一端接地，N16的2與6相連，并通過P8(200K)與N16的7及電阻R23(10K)另一端相連，C5(2UF)一端接至N16的2與6，另一端接地，N16的1接地，N16的輸出端3連接N15B的13，N15B的12分別聯(lián)接N15A的2及N3D的11，并且還與CON(4PIN)的4相連；N15B的8與N15A的1相連，N15A的5、6、分別與N3C的9、10相連，N3C的8與N12B的11相連；N12B的13與S2的一端及N3D的12、13相連；N12B的12、10接VCC，N12B的9與CON(4PIN)的2相連接，即INH信號，該信號是標準一分鐘信號。
圖9為計數(shù)顯示電路，由十進制計數(shù)／七段譯碼／驅(qū)動器U1、U2、U3(4026)、七段數(shù)碼管L1、L2、L3(LED7)、插頭座5PIN組成。通過CON(5PIN)插座引進控制信號、電源、和地。RET1信號是由N13B(74LS32)的6腳輸出的，該信號做為計數(shù)顯示電路的觸發(fā)信號。其功能是對波形個數(shù)進行計數(shù)，實現(xiàn)三位十進制加一計數(shù)顯示。INH信號由N12B(74LS74)的9腳輸出，經(jīng)過CON(5PIN)2腳加至計數(shù)顯示電路，做為標準一分鐘信號；并在該信號控制下進行計數(shù)、禁止、和保持顯示內(nèi)容，從而實現(xiàn)模擬心臟跳動次數(shù)的顯示。R信號由N3D(7400)11腳，通過CON(4PIN)4腳加至計數(shù)顯示電路的CON(5PIN)4腳，實現(xiàn)復(fù)位信號的清零。
圖5為復(fù)位電路，由二輸入端四與非門N3D(7400)、開關(guān)S2、電阻R12(10K)、R13(1K)組成。產(chǎn)生手動復(fù)位信號，送至一分鐘產(chǎn)生電路、波形發(fā)生電路、峰值檢測電路和計數(shù)顯示電路。
圖10為電源電路，由變壓器T1、T2、橋堆B1、B2、集成穩(wěn)壓器L1(LH7805CT)、L2(LH7905CT)、L3(LH7812CT)、L4(LH7912CT)、電解電容E1、E2、E3、E4(均2200μF)、E5、E6(均220μF)及濾波電容C1、C2、C3、C4(均0.1μF)、C5、C6(均22μF)組成。圖示電路是一個簡單實用的雙極性穩(wěn)壓電源，可輸出±5v、±12v四組電壓?！?20v電壓經(jīng)sl電源開關(guān)和F1保險管加至T1、T2變壓器的初級，經(jīng)降壓后的次級電壓分別加至B1、B2橋堆進行整流。從橋堆B1兩端輸出的脈動電壓分別加至L1、L2的1端和2端，從而從L1、L2的3端得到±5v直流電壓?！?2v電壓的得到是從B2橋堆兩端輸出的脈動電壓分別加至L3、L4的1端和2端，從而從L3、L4的3端得到±12v直流電壓。
幅度顯示采用DPM7100系列面板表，性能穩(wěn)定可靠，該芯片采用雙積分原理進行A／D轉(zhuǎn)換，因此消除了長時間積分穩(wěn)定性與溫度系數(shù)的影響，并且具有很強的抗干擾能力，故而轉(zhuǎn)換精度高。自動調(diào)零，自動確定極性，使用方便。
權(quán)利要求1.一種心電波形發(fā)生器，它由波形產(chǎn)生電路、波形輸出電路、幅度檢測電路、計數(shù)顯示電路、一分鐘信號產(chǎn)生電路、幅度顯示、復(fù)位電路連接成，其特征是信號頻率控制電路，由時基發(fā)生器N11、D觸發(fā)器N12∶A、或門N13∶A與N13∶B、反相器N1∶C及電阻R18、電容C4、電位器P9、P6構(gòu)成，其各器件之間及與其它電路之間的電連接為時基發(fā)生器N11的4與VCC及電阻R12的一端相連，N11的2與6相連，并通過電位器P6、P9與N11的7相連，N11的7通過電阻R18與VCC相連，電容C4一端接至N11的2、6及電位器P6的一端，另一端接地；N11的輸出端3與N1∶C的5相連，并與N13∶A的2相連，N1∶C的6與N12∶A的1相連，N12∶A的3與N2∶B雙四位二進制計數(shù)器的10相連，該信號做為時鐘觸發(fā)信號；N12∶A的2與4相連接至VCC，N12∶A的5為輸出端，分別與N13∶A的1和H相連，H接至CON2的3端，N13∶A的輸出端3與N13∶B的4相連，N13∶B的5連接與門N3∶D的11及電阻R13的一端，另一端與TEST與電阻R17相連；一分鐘信號產(chǎn)生電路，由時基發(fā)生器N16、雙四位二進制計數(shù)器N15∶A與N15∶B、D觸發(fā)器N12∶B、與門N3∶C、電阻R23、電容C5、C6、電位器P8構(gòu)成，時基發(fā)生器N16的4與8相連，并連接VCC及電阻R23一端，N16的5與C6一端相連，C6另一端接地，N16的2與6相連，并通過P8與N16的2、7及電阻R23另一端相連，C5一端接至N16的2與6，另一端接地，N16的1接地，N16的輸出端3連接N15∶B的13，N15∶B的12分別聯(lián)接N15∶A的2及N3∶D的11，并且還與CON的4相連；N15∶B的8與N15∶A的1相連，N15∶A的5、6分別與N3∶C的9、10相連，N3∶C的8與N12∶B的11相連；N12∶B的13與S2的一端及N3∶D的12、13相連；N12∶B的12、10接VCC，N12∶B的9與CON的2相連接。
專利摘要一種心電波形發(fā)生器，它由波形產(chǎn)生電路、波形輸出電路、幅度檢測電路、計數(shù)顯示電路、一分鐘信號產(chǎn)生電路、幅度顯示、復(fù)位電路連接而成。提供了一種完全能模擬人體心臟的跳動次數(shù)及心臟跳動時的心電波形；特別是能產(chǎn)生波形斜升沿和斜降沿比例固定，而重復(fù)周期可變的高精度心電波形發(fā)生器。可為心電起搏器的校準測試提供一種有用工具，也可為特殊需要的應(yīng)用提供不同的波形；特別適用于波形間隔需要大范圍調(diào)節(jié)的情況。該儀器互換性好，應(yīng)用廣泛，實用性強。
文檔編號G01R1/28GK2196783SQ9420714
公開日1995年5月10日 申請日期1994年3月24日 優(yōu)先權(quán)日1994年3月24日
發(fā)明者李志民, 陳凡, 羅四維 申請人:北方交通大學