心电图（ECG）设计的六大挑战及应对策略(五)——如何保持电噪声的总和尽可能小，不致影响ECG诊断 by ADIForum
心电图(ECG)是一种常见的医疗记录，在许多恶劣的环境中，它也必须清晰可读并保持精确。随着ECG子系统越来越多地投入医院外应用，制造商面临着持续的降低系统成本并缩短开发时间，同时保持或提高性能水平的压力，这就给ECG设计工程师提出了相当严苛的要求：实现一种安全有效、 能够应对目标使用环境挑战的ECG子系统。
我们将分六个部分来谈将遇到的设计挑战，以及应对之道。上周我们谈到的主题是“如何才能达到ESD、环境和除颤器保护的要求”（http://ezchina.analog.com/thread/8683），本周主题——如何保持电噪声的总和尽可能小，不致影响ECG诊断
ECG信号可能会遭到多种干扰源破坏，包括电力线干扰、 电极与皮肤之间的接触噪声、运动伪像、肌肉收缩、来自 其他电子设备的电磁干扰等。任何数量的干扰源都可能引 起ECG基线偏移，或者显示出电噪声。对于临床医生，最 重要的是ECG信号清晰可读，所有电噪声的总和尽可能 小，不致影响ECG诊断。对于诊断性ECG应用，噪底应满 足10 µV峰峰值要求。
ECG设计师必须采取措施滤除或消除所有这些噪声源。对 等效输入噪底的要求随应用而异。对于监视级系统，如心 率监护仪(HRM)等，规定0.5 Hz至40 Hz带宽内大约25 µV峰 峰值的等效噪声值一般就足够了。在某些情况下，为了极 大地降低系统功耗，可以允许较高的噪底。即便在监视级 应用中，噪底也要求低于25 µV峰峰值，因此必须全面了解 临床环境和算法要求。
设计一个完全诊断性12引脚ECG系统(10个电极)时，带宽 可能低至0.05 Hz到150 Hz，或者宽至0.05 Hz到2000 Hz。起 搏信号检测要求将带宽进一步提高到至少100 kHz。
例如，在动态监护仪中，对ECG波形ST段的评估用于确定 STEMI(ST段抬高心肌梗死)；可以选择0.05 Hz至40 Hz的带 宽来帮助降低整体噪底，即使要付出评估40 Hz以外较高频 成分的代价。在其他监护仪中，带宽可以是0.05 Hz至150 Hz， 甚至250 Hz，具体取决于病人和评估意图。
其他噪声考虑包括电缆移动，它可能产生低频噪声(除非构建得当)，以及突发噪声，也称为散粒噪声或电报噪声。此 类噪声会妨碍医生看到心脏周期不同部分的重要信息，包括ST段。
为了处理噪声问题，ADI公司使用多种电路技术来消除典 型输入放大器的1/f噪声，同时仍然保持较低的高斯噪声和 出色的线性度。ADI公司CMOS工艺将电报噪声降低到非 常低的水平。
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