体表心电经电极、导联线送至心电图机，心电图机主体从原理上可分为输入回路、导联选择、放大电路、描笔驱动和走纸部分，现代心电图机通常还有程控部分。

输入回路应有较高的输入阻抗，一般都在10M以上，通常采用射极跟随的缓冲放大器。此外还应有过电压、过电流的保护电路，有右腿驱动电路或屏蔽驱动电路以减少50Hz干扰等措施。 导联选择通常是由一个选择开关和一个电阻网络（威尔逊网络）组成，通过选择开关选择不同的电阻组合来选择不同的导联，导联选择可以是手动选择或程控选择。

放大器可分为前置放大器、后级放大器、功率放大器等。前置放大器一般由差分放大器组成，以获得较高的共模抑制比，选择的元件必须是低噪声的，从电安全角度考虑又往往是做成电气隔离（浮地）的，1mv定标电路也连在前置放大器上。后级放大器主要是进行电路放大，以及对信号进行滤波以获得特定的频率响应特性，这包括阻容耦合电路、闭锁电路、增益选择、截止频率和50Hz陷波等。功率放大和记录器通常连在一起组成负反馈系统，以提高描笔的频率响应并提供足够的功率以推动描笔。

描笔可以有墨水笔、热笔等，在一些数字式系统中则采用热元阵列。

走纸部分是由马达传动机构和控制电路组成，其目的是记录纸的线速度为25mm/s或50mm/s，而对于存储以后再打印的非实时系统，则走纸速度只需与采样率相匹配即可。

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