8

Методическая разработка

для студентов лечебного и педиатрического факультетов

к практическому занятию по теме:

«Электронные генераторы и их использование в медицинской аппаратуре»

1. Научно-методическое обоснование темы:

Современная медицина базируется на широком использовании разнообразной аппаратуры, которая в основном является физической по конструкции. Так, большая группа медицинских по назначению аппаратов является генераторами электромагнитных колебаний и волн различного диапазона частот.

2. Краткая теория:

1. Разновидности электронных генераторов

Большая группа медицинских по назначению аппаратов является конструктивно генераторами разнообразных электромагнитных колебаний.

Генераторами (электронными генераторами) называют устройства, которые преобразуют энергию источников постоянного напряжения в энергию электромагнитных колебаний различной формы.

По принципу работы различают:

• генераторы с самовозбуждением (автогенераторы);

• генераторы с внешним возбуждением.

Большинство генераторов, применяемых для решения радиотехнических задач, являются генераторами с самовозбуждением; их подразделяют на генераторы гармонических (синусоидальных) колебаний и генераторы импульсных (релаксационных) колебаний.

Технической основой генератора могут быть вакуумные устройства (электронные лампы), газоразрядные лампы, полупроводниковые элементы и интегральные схемы.

Генераторы также подразделяют по частоте и мощности колебаний.

В медицине электронные генераторы находят три основных применения:

1. В физиотерапевтической электронной аппаратуре;

2. В электронных стимуляторах;

3. В диагностических приборах.

2.Генератор гармонических колебаний на транзисторе

Рассмотрим принцип работы генератора на транзисторе (рис.1). В таком генераторе возникают автоколебания, близкие к гармоническим.

Рис.1

Колебательный контур L_KC_K расположен в цепи коллектора. Катушка L_0С, индуктивно связанная с L_K, выполняет роль обратной связи. Источником энергии служит батарея ε. Транзистор используется в качестве «клапана» - пропускает в контур энергию в нужный момент.

При включении схемы в колебательном контуре возникают малые случайные электромагнитные колебания. За счет индуктивной обратной связи эти колебания передаются в транзистор и усиливаются. Усиленные транзистором колебания через цепь коллектора подаются в колебательный контур в резонанс с теми, которые там уже

существуют, и амплитуда колебаний возрастает. При этом обратная связь должна быть положительной. Если поменять концы обмотки L_0С, то желаемый эффект не будет достигнут: малые колебания контура, возникшие из-за случайных токов во время включения схемы, будут подавляться транзистором.

Возрастание амплитуды колебаний не может происходить бесконечно. Во-первых, батарея ε является источником вполне конечной энергии и не может обеспечить колебаний бесконечной амплитуды. Во-вторых, амплитудная характеристика имеет ограниченный линейный участок, выход за пределы которого означает уменьшение коэффициента усиления.

Таким образом, процесс будет периодическим, близким к гармоническому. Схема генерирует колебания, частота которых равна частоте собственных колебаний контура L_KC_K. Изменить эту частоту можно, изменяя параметры контура — индуктивность и емкость. Из конструктивных соображений обычно делают переменной емкость С_к.