Universidad Autnoma de Baja California Facultad de Ingeniera Mexicali

Bioinstrumentacin

Prctica 2

Filtro activo pasa altos para ECG

Nombre del Alumno Calif. prctica Calif. reporte Total

Mexicali, B. C. a ___ de _______ de 2015.

Practica #2 Filtro activo pasa altos para ECG

Objetivos El alumno ser capaz de disear un filtro a partir de su frecuencia de corte. Construir un filtro activo pasa altos de dos polos con respuesta tipo Butterworth

Marco Terico Las frecuencias por debajo de 0.05 [Hz] son frecuencias bajas causadas por algn movimiento del paciente (respiracin, movimiento muscular de extremidades, etc.) y por algunas fuentes de ruido ambiental de baja frecuencia (por ejemplo movimiento de personas alrededor del paciente), adems tambin estn presentes niveles de voltaje de DC causados por pequeas diferencias de cargas elctricas entre la piel y cada uno de los electrodos. Para atenuar las bajas frecuencias se dise un filtro activo paso altas (FPA) de cuarto orden (-80 [dB/dcada]) colocando en cascada dos filtros iguales de segundo orden con una frecuencia de corte 0.04 Hz (un poco por debajo del lmite inferior de la seal de ECG), la configuracin fue Sallen Key con respuesta tipo Butterworth (este tipo de respuesta es idnea para el filtrado porque se desea una respuesta plana en la banda de paso). La siguiente figura muestra un filtro activo paso altas de segundo orden a partir del cual se construy el filtro de cuarto orden:

Se recomienda (por facilidad de clculos) en gran parte de la bibliografa dedicada al diseo de filtros activos es hacer que R1=R2=R y C1=C2=C. Con ello la frecuencia de

corte est dada por =1

2

Por otra parte la ganancia en lazo cerrado est dada por los resistores RB y RA

resultando =

+ 1 (ganancia para un amplificador no inversor en lazo cerrado), y

adems la relacin de valores de RB y RA crean un parmetro (factor de amortiguacin)

que determina la forma de la respuesta del filtro =

.

Cuando se conectan filtros en cascada se tiene que modificar ligeramente el factor de amortiguacin en cada etapa de filtrado con el fin de obtener precisin en su respuesta, para ello existen tablas con valores recomendados. La tabla 1 fue utilizada para el diseo de este filtro.

Tabla1. Relacin de valores recomendados para varias etapas en el diseo de un filtro Butterworth (alto orden).

Tomando como base lo anterior, para cada etapa del FPA se eligi un valor de capacitor C= 470 [nF], por lo que:

=1

2=

1

2(470109)(0.04)

R=8.46 M Segn la tabla 1, para realizar un filtro FPA de cuarto orden la relacin de resistores para

la primera etapa debe ser

= 0.152, si elegimos RA=33 k, entonces:

RB= (33 k)(0.152) RB=5.016 k

Para la segunda etapa del FPA igualmente de esta tabla se tiene que la relacin

2=

1.235, por lo que si elegimos RA2=33 k, entonces: RB2= (33 k)(1.235) RB2=40.75 k La ganancia total del filtro en la banda de paso ser de GTOTAL= (GEtapa1)(GEtapa2)

= ((5.016

33) + 1) ((

5.016

33) + 1)

En decibeles: GTOTAL = 2.5745 ov GTOTALdb= 8.2138

Para conocer la grfica real de la respuesta en frecuencia se debe realizar un barrido en frecuencias con un generador de seales y tomar la lectura en un osciloscopio, determine la siguiente tabla y grafique los resultados.

Frecuencia (HZ) Salida/Entrada (db) 2do orden Salida/Entrada (db) 4to orden

250

60

50

20

10

3.5

3

2.5

2

1.5

1

0.8

0.6

0.4

0.2

0.12

0.1

0.09

0.08

0.07

0.06

0.055

0.05

0.045

0.04

0.035

0.03

0.025

0.02