Práctica 1 – Diseño, e implementación de un amplificador de ECG

Ingeniería biomédica.
Laboratorio
Núcleo de ingeniería biomédica.
Facultades de medicina e ingeniería.
Universidad de la República Oriental del Uruguay
Práctica 1 – Diseño e implementación de un amplificador de ECG para su posterior
adquisición.
1.Objetivo
El objetivo de esta práctica es diseñar, implementar y probar un circuito para la visualización de
una señal de ECG; y luego adquirir la misma mediante una tarjeta conversora A/D.
2.Introducción
Usted puede fácilmente armar un circuito amplificador de ECG a partir de componentes que
cuestan poco dinero y probar su performance con los instrumentos del laboratorio y/o en usted
mismo.
Lea las secciones 3.1, 3.2, 3.3, 3.4, 3.10, 6.5, 6.7 del Webster antes de venir al laboratorio y el
anexo a la practica 1 proporcionado por los docentes.
3.Equipo provisto en el laboratorio
1.
2.
3.
4.
5.
6.
Generador de señal
Fuente de DC.
Multímetro digital
Osciloscopio
Electrodos
Tarjeta adquisidora
4. Equipo a traer
Componentes (cables, resistencias, condensadores, operacionales (se sugiere el TL064), etc),
soldador, disquete, protoboard y/o plaqueta con las pistas impresas.
Página 1 de 4
Ingeniería biomédica.
Laboratorio
Núcleo de ingeniería biomédica.
Facultades de medicina e ingeniería.
Universidad de la República Oriental del Uruguay
5.Procedimiento
Se propone el siguiente circuito para registrar el ECG
Figura 1. Circuito para ECG
6.Diseño
Los requerimientos de diseño son los siguientes:
-
La señal de ECG tiene componentes relevantes solo entre 0.05 hz y 150 hz
Los valores de la señal en la piel oscilan los pocos mV (3 o 4 mV como máximo
dependiendo de la persona).
La tarjeta adquisidora tiene un rango de entrada de 5V.
Con estos datos deberá ser capaz de saber que ancho de banda debe tener su circuito, y la
ganancia que este deberá presentar.
Otras consideraciones importantes:
-
CMRR lo más alto posible.
Resistencia de entrada de aproximadamente 2M a 50 hz.
Con estos datos usted está en condiciones de dimensionar el circuito.
Página 2 de 4
Ingeniería biomédica.
Laboratorio
Núcleo de ingeniería biomédica.
Facultades de medicina e ingeniería.
Universidad de la República Oriental del Uruguay
7.Ensamblado
El día de la práctica se deberá concurrir con el circuito montado sobre un protoboard o en una
plaqueta de pertinax, con las pistas impresas y los componentes soldados según el criterio de
cada grupo.
Si utilizó algún condensador grande y este es electrolítico tenga cuidado al conectarlo ya que
estos tienen polaridad.
Utilice cables de diferentes colores para entrada y salida. Esto hará que sea más fácil de
reconocerlos la próxima vez que lo use. (También es una buena práctica rotular los cables).
Setup y características – Habiendo armado su circuito, conecte la fuente de alimentación a los
terminales apropiados y siga los siguientes pasos.
a. Conecte ambas entradas (va y vb) a una salida del generador de señal a 10hz y ajuste los
potenciómetros para obtener mínima ganancia al modo común. ¿Cuál es la mínima
ganancia en modo común?
b. Con una entrada a tierra y la otra al generador de señal mida la ganancia de los
amplificadores en el centro de la banda y su respuesta en frecuencia. (Nota: Probablemente
deberá usar un divisor de tensión (50:1) para reducir su entrada para no saturar la ultima
etapa) Pruebe con varias frecuencias y haga un bosquejo de la respuesta en frecuencia que
deberá ser incluida en el informe.
c. Compare la respuesta teórica con la medida. Muestre el procedimiento de cálculo. Compare
la respuesta en frecuencia con el osciloscopio en dc y ac, explique las diferencias.
d. ¿Cual es la máxima entrada permitida en la mitad de la banda que no satura los
operacionales? Utilice un divisor de tensión 50:1 y comience desde 1 mV. También en el
informe compare la ganancia diferencial medida con la teórica.
8. Adquisición del ECG
Procedimiento:
o Coloque los electrodos correspondientes en las muñecas. Coloque el electrodo de
realimentación en algún lugar conveniente (pierna). ¿Como justifica la realimentación
usada en la propuesta de circuito de la figura 1?
o Observe el potencial producido con y sin tensar los músculos de los brazos al medir el
ECG. Explique en el informe el comportamiento observado.
o Ahora veremos los efectos de la interferencia electromagnética. Coloque los cables que
van a los electrodos de la siguientes formas:
a. Bien juntos (i.e. trenzados)
b. Formando una espira con la mayor área posible, pruebe diferentes orientaciones.
c. Explique la diferencia que vea entre la interferencia en a y en b.
o Mientras (1) se está sentado normalmente, (2) parado normalmente, (3) reclinado hacia la
derecha o la izquierda, (4) moviéndose a una cadencia no muy rápida, registre el
Página 3 de 4
Ingeniería biomédica.
Laboratorio
Núcleo de ingeniería biomédica.
Facultades de medicina e ingeniería.
Universidad de la República Oriental del Uruguay
biopotencial resultante utilizando el módulo de adquisición de datos (registre al menos 5
ciclos). Cual es el efecto de la postura en la forma de onda el ECG?
9. Preinforme
En el preinforme se deberá incluir lo siguiente.
-
Diseño completo del circuito.
Cuentas detalladas de la elección de cada componente.
Diagrama claro de la respuesta en frecuencia esperada.
El estudiante deberá adquirir sus componentes.
NO se aceptarán preinformes manuscritos.
10. Informe
En el informe se deberán incluir los puntos pedidos en el preinforme, responder todas las
preguntas hechas en los puntos 7 y 8 y las graficas de las señales adquiridas.
Para realizar los informes de esta y las demás prácticas los docentes hemos puesto a disposición
de los alumnos una guía para que todos los informes no solo tengan el mismo formato sino para
que el estudiante aprenda a trabajar de una forma más profesional.
Cualquier informe que no se ciña al formato propuesto no será aceptado y deberá ser reescrito en
este formato.
Referencias.
Está práctica fue realizada tomando como base material publicado en internet por el profesor J.G
Webster (con su consentimiento explicito), y a las prácticas del NIB de años anteriores.
Página 4 de 4