LTSpice istifadə edərək simulyasiya edilmiş EKQ Siqnalının alınması: 7 addım

2024 Müəllif: John Day | [email protected]. Son dəyişdirildi: 2024-01-30 07:42

Ürəyin nasos qabiliyyəti elektrik siqnallarının funksiyasıdır. Klinisyenler, müxtəlif ürək problemlərini təyin etmək üçün bu siqnalları EKQ -də oxuya bilərlər. Siqnal bir klinisyen tərəfindən düzgün bir şəkildə hazırlanmadan əvvəl, düzgün bir şəkildə süzülməli və gücləndirilməlidir. Bu təlimatda, bu dövrəni üç sadə komponentə bölməklə EKQ siqnallarını təcrid etmək üçün bir dövrənin necə qurulacağını sizə izah edəcəyəm: alət gücləndiricisi, bant keçid filtri və istədiyiniz kəsmə ilə bir çentik filtri. nəşr olunan ədəbiyyat və mövcud modellərlə müəyyən edilən tezliklər və qazanclar.

Təchizat:

Bu LTSpice simulyasiyaları üçün hazırlanmış bir bələdçidir, buna görə də sxemləri modelləşdirmək üçün lazım olan yeganə material LTSpice tətbiqidir. Dövrünüzü bir EKQ wav faylı ilə sınamaq istəyirsinizsə, burada özümü tapdım.

Addım 1: Bant keçirmə filtrinin hazırlanması

Tipik EKQ siqnalları 0,5-250 Hz tezlik aralığına malikdir. Bunun arxasındakı nəzəriyyə ilə maraqlanırsınızsa, bu barədə burada və ya burada daha çox oxumaq üçün oxuyun. Bu təlimatın məqsədləri üçün bunun mənası budur ki, o bölgələrdə olmayan hər şeyi süzmək istəyirik. Bunu bir keçid filtri ilə edə bilərik. Göndərilən sxematik olaraq yerləşdirilən dəyişənlərə əsaslanaraq, bant-keçid filtrləri 1/(2*pi*R1*C1) və 1/(2*pi*R2*C2) aralığında süzülür. Siqnalı da (R2/R1) gücləndirirlər.

Dəyərlər, kəsilmə tezliyinin istədiyiniz EKQ siqnal sərhədlərinə uyğun gəlməsi və qazancın 100 -ə bərabər olması üçün seçilmişdir. Əlavə olunmuş rəqəmlərdə bu dəyərlərin əvəz edildiyi bir sxem görülə bilər.

Addım 2: Çentik filtrinin dizaynı

EKQ -nin siqnal tezliyi aralığında olmayan hər şeyi süzdüyümüzə görə, öz aralığında səs -küy təhriflərini süzmək vaxtıdır. Elektrik xətti səs-küyü ən çox görülən EKQ təhriflərindən biridir və ~ 50 Hz tezliyinə malikdir. Bu bant keçmə aralığında olduğu üçün bir çentik filtri ilə çıxarıla bilər. Bir çentik filtri, əlavə edilmiş sxemə əsaslanaraq 1/(4*pi*R*C) dəyərli bir mərkəzi tezliyi çıxarmaqla işləyir.

50 Hz səs -küyünü süzmək üçün bir rezistor və kondansatör dəyəri seçildi və dəyərləri əlavə edilmiş bir sxemə qoşuldu. Qeyd edək ki, bu işləyəcək RC komponentlərinin yeganə birləşməsi deyil; sadəcə seçdiyim idi. Fərqli olanları hesablamaq və seçməkdə çekinmeyin!

Addım 3: Alət Gücləndiricisinin Dizaynı

Xam bir EKQ siqnalının da gücləndirilməsi lazımdır. Dövrə qurarkən gücləndiricini birinci yerə qoysaq da, filtrlərdən sonra düşünmək konseptual olaraq daha asandır. Bunun səbəbi, dövrənin ümumi qazancının qismən bant ötürmə amplifikasiyası ilə təyin olunmasıdır (yeniləmə üçün 1-ci addıma baxın).

Bir çox EKQ ən az 100 dB qazanc əldə edir. Bir dövrənin dB qazancı 20*log | Vout / Vin | -ə bərabərdir. Vout/Vin düyün analizi ilə rezistiv komponentlər baxımından həll edilə bilər. Dövrümüz üçün bu yeni bir qazanc ifadəsinə səbəb olur:

dB Qazancı = 20*log | (R2/R1)*(1+2*R/RG) |

R1 və R2 bant ötürmə filtrindəndir (Addım 1), R və RG isə bu gücləndiricinin komponentləridir (əlavə edilmiş sxemə baxın). 100 dB qazancının həlli R/RG = 500 verir. R = 50k ohm və RG = 100 ohm dəyərləri seçildi.

Addım 4: Komponentləri yoxlayın

Bütün komponentlər ayrıca LTSpice -in AC Sweep oktav analiz vasitəsi ilə sınaqdan keçirildi. Oktavada 100 bal, 0.01 Hz başlanğıc tezliyi və 100k Hz bitmə tezliyi parametrləri seçildi. 1V giriş gərginliyi amplitüdündən istifadə etdim, ancaq fərqli bir amplitüd edə bilərsiniz. AC süpürgəsinin əsas yolları, tezliklərin dəyişməsinə uyğun gələn çıxışların formasıdır.

Bu testlər 1-3 addımlarında əlavə olunanlara bənzər qrafiklər verməlidir. Əgər yoxsa, müqavimət və ya kondansatör dəyərlərinizi yenidən hesablamağa çalışın. Əməliyyat gücünü gücləndirmək üçün kifayət qədər gərginlik təmin etmədiyiniz üçün dövrə relsləriniz də mümkündür. R və C riyaziyyatınız düzgündürsə, op amp (lər) inizə verdiyiniz gərginlik miqdarını artırmağa çalışın.

Addım 5: Hamısını bir araya gətirmək

İndi bütün komponentləri bir araya gətirməyə hazırsınız. Tipik olaraq, gücləndirmə süzgəcdən əvvəl aparılır, buna görə alət gücləndiricisi birinci yerə qoyulur. Bant keçid filtri siqnalı daha da gücləndirir, buna görə sırf süzgəcdən keçən çentik filtrindən əvvəl ikinci yerə qoyuldu. Ümumi dövrə, 50 Hz çentik aralığı istisna olmaqla, 0.5-250 Hz aralığında gücləndirilməsi ilə gözlənilən nəticələr verən AC Süpürmə simulyasiyasından da keçirildi.

Addım 6: EKQ Siqnallarının Daxil Edilməsi və Test Edilməsi

Dövrəni AC Süpürmə yerinə EKQ siqnalı ilə təmin etmək üçün gərginlik mənbəyinizi dəyişə bilərsiniz. Bunu etmək üçün istədiyiniz EKQ siqnalını yükləməlisiniz. Burada səs-küylü.wav faylı və clean.txt EKQ siqnalı tapdım. amma daha yaxşısını tapa bilərsiniz.. Wav faylının xam giriş və çıxışı əlavə olaraq görülə bilər. Səssiz inkişaf etmiş EKQ siqnalının daha yaxşı görünüşlü bir nəticə verəcəyini söyləmək çətindir. Siqnaldan asılı olaraq filtr sərhədlərinizi bir qədər tənzimləməyiniz lazım ola bilər. Təmiz ötürmə siqnal çıxışı da görülə bilər.

Girişin dəyişdirilməsi üçün gərginlik mənbəyinizi seçin, PWL Faylının parametrini seçin və istədiyiniz faylı seçin. İstifadə etdiyim fayl.wav faylı idi, buna görə də "PWL File =" dən LTSpice direktiv mətnini "wavefile =" olaraq dəyişdirməyim lazım idi.. Txt fayl girişi üçün PWL mətnini olduğu kimi saxlamalısınız.

Çıxışı ideal bir EKQ siqnalı ilə müqayisə etmək, komponentlərin tənzimlənməsi ilə təkmilləşdirmə üçün hələ də yer olduğunu göstərir. Bununla birlikdə, mənbə faylının şəklini və səs-küyün artdığını nəzərə alaraq, P dalğası, QRS və T dalğasını çıxara bilməyimiz böyük bir ilk addımdır. Təmiz EKQ mətn faylı filtrdən mükəmməl keçə bilməlidir.

Bu EKQ giriş siqnalının nəticələrini necə şərh etdiyinizə diqqət yetirin. Yalnız təmiz.txt faylını istifadə edirsinizsə, bu, sisteminizin bir siqnalı düzgün şəkildə süzmək üçün işlədiyi demək deyil - bu, yalnız vacib EKQ komponentlərinin süzülməməsi deməkdir. Digər tərəfdən,.wav faylı haqqında daha çox şey bilmədən, dalğa tərsliklərinin və tək şəkillərin mənbə faylına görə olub -olmadığını və ya istənməyən siqnalları süzməkdə bir problemin olub olmadığını müəyyən etmək çətindir.