Фильтр нижних частот

Фильтр низких частот должен ограничить сверху спектр сигнала. Причем в данном случае частотная характеристика может плавно спадать с увеличением частоты. Поэтому целесообразно использовать ФНЧ первого порядка:

Передаточная функция:

.

Коэффициент передачи в полосе пропускания:

.

Частота среза:

.

Рассчитаем этот фильтр. Выберем частоту среза 20 Гц, емкость конденсатора 0,1 мкФ. Тогда Ом.

Ом.

Аналогово-цифровой преобразователь.

На основе статьи Ю. Балашова «Аналого-цифровые преобразователи в приборах регистрации биопотенциалов» мною было выбрано сигма-дельта АЦП второго порядка.

Основным принципом сигма-дельта (У-Д) АЦП является усреднение результатов измерения на большом интервале времени для уменьшения погрешности, вносимой шумами, и увеличения разрешающей способности. У-Д АЦП имеет преимущества перед другими интегрирующими АЦП. Линейность характеристики — АЦП выше, так как его интегратор работает в узком динамическом диапазоне, и нелинейность переходной характеристики усилителя (на котором построен интегратор) сказывается значительно меньше. Емкость конденсатора интегратора У-Д АЦП значительно меньше (десятки пФ), и конденсатор может быть изготовлен прямо на кристалле СБИС. У-Д АЦП практически не имеет внешних элементов, что существенно сокращает площадь, занимаемую им на плате, и снижает уровень шумов. Большинство интегральных сигма-дельта АЦП имеют развитую аналоговую и цифровую часть, встроенный контроллер. Это позволяет реализовать режимы автоматической установки нуля и самокалибровки полной шкалы, хранить калибровочные коэффициенты и передавать их по запросу внешнего МПУ. У-Д АЦП широко применяют в измерительных устройствах, где требуется большой динамический диапазон при низкой скорости выдачи отсчетов.

В У-Д АЦП аналоговый сигнал квантуется с низким разрешением на частоте, превышающей максимальную частоту спектра сигнала. Используя методику передискретизации (процесса шумообразования в — модуляторе) в сочетании с цифровой фильтрацией, можно значительно повысить разрядность.

Использование многоразрядных У-Д АЦП в приборах регистрации биопотенциалов позволяет «передвинуть» проблемы конструирования, связанные с буферными усилителями, фильтрами и другими вспомогательными устройствами, в область высоких частот, вследствие высокой тактовой частоты (реальной частоты квантования) АЦП. У-Д архитектура допускает снижение требований к аналоговым фильтрам низкой частоты, подавляющим помехи вне рабочей полосы, ограничиваясь в большинстве случаев RC-звеном 1-го порядка. [13].

Исходя из выше сказанного и технических требований к измерителю временных интервалов ЭКГ сигнала, можно сказать, что данный вид АЦП подходит для разрабатываемого прибора.