ECG-6511型心电图机原理及维修实例

郑永波

中国医科大学附属第一医院鞍山医院 器械科，辽宁 鞍山 114012

ECG-6511型心电图机原理及维修实例

郑永波

中国医科大学附属第一医院鞍山医院 器械科，辽宁 鞍山 114012

心电图机是医疗诊断时常用的电生理检测仪器，同时在生物医学工程中也是理论和实践性的代表。本文前部分介绍了ECG-6511型心电图机的工作原理，后半部分通过实例介绍了部分故障的处理方式，以此让临床工程师对心电图机有更进一步的了解。

心电图机；缓冲放大器；计数器；锁相集成电路

我院是一所大型三级甲等综合性医院，年门诊量约50万人次左右，作为常规的检查设备心电图机是必不可少的，6511型心电图机虽然逐渐退出历史的舞台，但是作为经典型号，它还是有使用价值的。

1 原理介绍

（1）前置放大电路电极通过导联线输入心电信号。去颤保护电路R100~R108在导联线与缓冲放大器之间。IC100~IC102为缓冲放大器（电压增益为1），其电流增益极高，它起阻抗变换器（高阻输入，低阻输出）作用，使前置放大电路与导联选择电路能更好地匹配。IC112（B）为屏蔽驱动电路，提高导联线与屏蔽线之间的交流阻抗，即提高抗干扰性能。

（2）导联选择电路由ICl03～IC1064个多路模拟开关通过控制电平来完成，导联选择电路所选择的任一导联心电信号，送入高共模抑制比的差分放大器ICl07进行放大（增益为20倍）。

（3）Q100、ZD100、R100、R134、R135组成定标电路（提供1mV的标准电压）。D120、D121、C111、C112组成脉冲抑制电路，防止较强的起搏脉冲信号把前置放大器阻塞，影响正常心电图记录。

（4） Q101、Q102为封闭电路，按“RESET”键或导联转换时，两开关管导通，使C113快速充电达到平衡，使偏移的基线恢复到原位置。IC108（A）为电压放大器（增益为4倍）。IC108（B）和Q103是光电耦合器的驱动器，放大心电信号并驱动光电耦合器PC—02，将“浮地”的心电信号变为“非浮地”的心电信号，供记录器描记成心电图。

（5）IC109（A）、IC109（B）是电极脱落检测电路，即以14V为参考电压的电压比较器。当由导联线输入的心电信号极化电压大于+200 mV或电极脱落时，该电路会输出一个信号，通过光电耦合器PHC102，使面板上电极脱落指示灯亮，报警电极已脱落。

（6） 走纸速度的选择是由R-S触发器IC208（A）和IC208（B）来完成。接通电源，IC208（A）的8脚输入一复位信号，使开机即置于25 mm/s状态。走纸稳速电路采用锁相技术，由晶振产生32.768 kHz的信号，经IC209作128或64分频后，得256 Hz基准频率或512 Hz基准频率。2个基准频率分别为25或50纸速作相位比较用。IC210为相位比较器，14脚为标准频率输入端，3脚输入走纸马达速度传感器的信号，若2信号有误差，则相位比较器会输出1个误差电压，经平滑滤波去控制马达转速，向正确速度靠近，实现稳速[1]。

2 ECG-6511维修实例

2.1 故障一

2.1.1 故障现象

胸导联的某一导联（V2等）无波形，干扰大，其他导联完好。

2.1.2 故障分析

因为只有1个导联坏，所以可以排除公共部分，即前置放大及主放等后级电路肯定是好的，故障肯定出现在前面。人体心电信号输入至缓冲放大级IC100~IC102，四肢导联信号经威尔逊网络至导联选择电路，胸导联信号C1~C6直接接至导联选择电路。一般情况下，此类故障大多出现在缓冲放大级部分，即缓冲放大器IC100~IC102中某一个有问题。每一集成块中有3个运放，一般都是其中一个运放有问题。

2.1.3 故障排除

由于此种运放输入级是人体信号，是μV级的，所以这3只缓冲器都是专用型的。经导联选择通道一路一路输出，判断出那只坏的缓冲器，更换后故障排除[2]。

2.2 故障二

2.2.1 故障现象

开机后，按ADV、RED导联转换键不起作用，LED显示状态始终处于TEST位置。

2.2.2 故障分析

从故障现象判断故障发生在计数器电路部分，根据计数器电路图（图1）分析其工作过程为：当打开电源开关时，初始复位电路（由R205、C210、IC203A组成）产生一正脉冲经或门IC204D加至4位二进制可预置可逆计数器IC212的R端，计数器被复位，Q端输出4位数据为0000，此数据分2路输出，一路送LED显示译码器（IC213、IC214），另一路经驱动器IC216送光电耦合器，由译码原理和导联转换控制原理知，此时状态和LED显示状态均处于TEST位。

图1 计数器电路图

打开电源开关后，按下ADV键，用数字逻辑测试笔测计数器IC212的CL端U/D端，R端（清零端）均为高电平，且R端始终为高电平。由计数器电路工作原理分析知：R端只有在开机后的瞬间为高电平，其余时间均处于低电平状态时才能使计数器作加法计数。R端处于高电平显然破坏了计数器的工作状态。接着检查初始复位电路，测C210的正极和IC203A的①端为低电平仅3 V，则IC204D的输出端⑪脚，⑬脚，R端同为高电平。

正常情况下开机的瞬间电源经R205对C210充电，由于电容两端不能突变，IC203A的①脚为低电平，反相后输出高电平，经或门IC204D送给计数器IC212R端一个清零脉冲。随着充电时间的延长C210两端电压接近电源电压，经IC203A反相后在②脚输出低电平，同时IC212的R端也为低电平，这一状态要保持到关机。C210两端电压偏低，说明此电解电容有漏电[3-5]。

2.2.3 故障排除

焊下C210（10μF/16V）检查已变质漏电，更换1只，故障排除。

2.3 故障三

2.3.1 故障现象

走纸速度不规则，时而突变为50 mm/s，影响心电信号的记录与诊断。

2.3.2 故障分析

一开机，电机就快速运转，接通SPEED开关SW213和SW214，虽然指示灯可以转换，但对电机失去控制。走纸速度不受调。

心电图机的记录纸驱动电机为永磁式直流电机，它体积小，但需复杂的稳速控制电路。该速度控制电路采用锁相技术（PLL），IC210（MC14046）为锁相集成电路（图2），它包含相位比较器I、Ⅱ和压控振荡器，它通过外接IC211，Q201，Q202和Q203等构成锁胡环路。速度控制电路中的IC209为分频器（14020B），M为记录纸驱动电机，G为测速发电机（即速度传感器），晶体管Q201和Q202为电机提供驱动功率，IC211用于对速度传感器输出信号进行整形放大，Q203用于控制电机的启停。

图2 MC14046锁相集成电路图

锁相器的基准脉冲由晶体控制时基发生器X201产生，为32.768Hz的振荡信号，它经晶体管Q204整形放大为矩形波后，输入计数器分频器IC209（14020B）的⑩脚CL端，IC209的Q6端输出512 Hz脉冲，Q7端输出256 Hz脉冲，分别加到IC205⑪脚和⑨脚作为基准脉冲。究竟是512 Hz还是256 Hz则由IC205的B门⑧脚的状态决定。如该端为高电平时，输出基准脉冲频率为512 Hz，对应于电机按纸速50mm/s的速度运行；当⑧脚为低电平时，输出基准256 Hz频率脉冲，电机按纸速25 mm/s的对应速度运行。

IC205B门⑧脚的状态由IC203中A门及B门组成的R-S触发器控制。开机瞬间由IC203A门的作用，使IC208A门⑨脚输出为低电平而B门⑥脚输出为高电平，此时发光二极管LED224亮，表示纸速为25 mm/s。如果按下面板上的50 mm/s键（SW214），则R-S触发器翻转，使IC208B门⑥脚输出为低电平而A门⑨脚输出为高电平，发光二极管LED223亮，表示速度为50mm/s。若再按一下25 mm/s（SW213键），触发器将翻回到初始状态，记录纸速又回到25 mm/s状态。

由IC211④脚输出的方波信号，送入锁相器IC210⑧脚PCB端，与⑭脚PCA端输入的基准信号进行相位比较，其相差信号由IC210内部的鉴相器Ⅱ的⑬脚PC2端输出。PC2端输出的相差脉冲电压由R223和C217低通滤波后，变为平滑直流电压，再去控制复合晶体管Q201和Q202的导通，其发射极电流驱动电机M旋转。电机转速降低时，速度传感器输出电压信号幅度降低，因而锁相器PCB端输入脉冲相位滞后于PCA端基准脉冲相位，鉴相器输出电压升高，电机电流增大，使转速回升。反之若电机转速升高，则锁相器输出电压降低，使电机驱动电流减小，转速下降。这样，最终保持电机转速恒定[6-7]。

2.3.3 故障排除

按照上述原理，现在LED223和LED224转换正常，故障出在基准电路或锁相回路中。查IC210的PCA端，能测出基准脉冲，说明晶振及分频电路正常，再测PCB端则无信号，而PC2输出一高电平，电机转速飞快。由于PCB端无信号，用万用表测插头J203③、④脚，发现测速线圈开路，该测速线圈是由两组线圈绕成的，仔细检查，发现两组线圈连接处断线，将线头焊好，套上套管，重新开机，一切正常。

[1] 钱叶斌.医疗器械维修速成[M].南京:江苏科学技术出版社,2009.

[2] 喻洪流.医院设备管理与维修[M].南京:东南大学出版社,2007.

[3] 张锦.现代临床医疗仪器原理与应用[M].北京:军事医学科学出版社,2002.

[4] 李秀忠.常用医疗器械原理与维修[M].北京:机械工业出版社,2002.

[5] 彭子明,刘文娟.医疗器械专业英语文选[M].北京:中国医药科技出版社,1991.

[6] 沈建新,陈春兰,冯子安.心电图监护仪干扰排除方法探讨[J].中国医疗设备,2010,(1):115,132.

[7] 杨改姣,李献波.心电图机干扰现象分析[J].中国现代医生, 2007,(10):160,162.

Working Principle and Troubleshooting of ECG-6511 Electrocardiograph

ZHENG Yong-bo
Medical Equipment Department, The First Hospital Aff i licated to China Medical University Anshan Hospital, Anshan Liaoning 114012, China

TH782

B

10.3969/j.issn.1674-1633.2012.07.054

1674-1633(2012)07-0147-03

2012-01-04

2012-05-16

作者邮箱：4496331@qq.com