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Diante das especificações necessárias para se obter o sinal do eletrocardiograma, optou-se por utilizar como amplificador de biopotencial o circuito integrado PGA204.

Fonte: Datasheet do PGA204

O PGA204 é um amplificador de instrumentação com alta impedância de entrada (10Gohms), alta rejeição de modo-comum (mínimo de 106dB) e baixa corrente de polarização (0,5nA). Além disso, ele conta com 2 entradas digitais A0 e A1 que controlam seu ganho, variando o mesmo entre 1 e 1000, conforme mostra a tabela abaixo. Isso é muito útil já que o sinal de ECG tem sua amplitude variável em função do usuário, do tipo de eletrodo utilizado e da conexão do eletrodo ao usuário, permitindo que se programe o ganho do instrumento a partir das condições especificas daquela medição.

Ganho	A1	A0
1	0	0
10	0	1
100	1	0
1000	1	1

Além disso, diante da necessidade de acoplamento AC para evitar o sinal DC dos eletrodos e da interferência de baixa frequência, aproveitou-se o recurso do PGA204 de acesso ao pino de referência e se desenvolveu um circuito restaurador da linha de base baseado no que foi indicado no Datasheet do integrado. A figura abaixo ilustra essa configuração:

Fonte: Datasheet do PGA204

Assim, o restaurador da linha de base ajuda a garantir que as oscilações de baixa frequência não saturem a saída do PGA, sendo composto por um integrador passa-altas. Ele é fundamental em ECGs dinâmicos, pois garante que a linha de base variante não estrague a aquisição do sinal.

Continuando, buscou-se também aumentar as possibilidades de ganho do amplificador de modo a poder melhor ajustar o instrumento de acordo com o ganho necessário para uma maior amplitude do sinal. Para isso, optou-se por utilizar um PGA205 amplificando a saída do PGA204. O PGA205 tem características muito semelhantes ao PGA204, mas tem sua faixa de ganho variável diferente, conforme se observa na tabela abaixo.

Ganho	A1	A0
1	0	0
2	0	1
4	1	0
8	1	1

Dessa forma, decidiu-se também aplicar um restaurador da linha de base ao PGA205, garantindo uma resposta de correção mais rápida a perturbações de baixa frequência. O diagrama esquemático do amplificador de biopotenciais é apresentado na figura abaixo.

Com isso, pode-se gerar uma combinação de ganhos controlada por 4 bits de acordo com a tabela abaixo, onde A3 e A2 controlam os ganhos do PGA204 e A1 e A0 controlam os ganhos do PGA205.

Ganho	A3	A2	A1	A0
1	0	0	0	0
2	0	0	0	1
4	0	0	1	0
8	0	0	1	1
10	0	1	0	0
20	0	1	0	1
40	0	1	1	0
80	0	1	1	1
100	1	0	0	0
200	1	0	0	1
400	1	0	1	0
800	1	0	1	1
1000	1	1	0	0
2000	1	1	0	1
4000	1	1	1	0
8000	1	1	1	1

Como forma de implementar o acoplamento AC, decidiu-se utilizar o circuito integrado OP07, que é um amplificador operacional que possui um offset muito baixo. Isso garante que a referência dos PGAs não seja alimentada com sinal DC, reduzindo assim o sinal DC de saída do amplificador. Ademais, a frequência de corte dos restauradores da linha de base foi projetada para 0,48Hz.

Nota-se que essa frequência de corte de passa-alta é necessária já que existem pequenas flutuações de baixa frequência ou tensões DC que afetam o sinal e devem ser corrigidas. Assim, o restaurador da linha de base não afeta em grande parte a amplitude do sinal de ECG já que possui uma frequência de corte baixa. Vale ressaltar que existe um trade-off entre tempo de resposta do restaurador e frequência de corte do mesmo.

Assim, ao se diminuir a frequência de corte buscando diminuir o impacto do restaurador na amplitude do sinal, é aumentado em muito o tempo de resposta do mesmo. Dessa forma, realizando os testes, optou-se pela frequência de corte anteriormente calculada, já que garante uma boa resposta transitória sem afetar significativamente a amplitude de sinal do ECG, tendo em vista que se deseja extrair sinais de ECG dinâmicos.