- •Оглавление
- •Глава 1. Усилители биопотенциалов 8
- •Глава2 Функциональные устройства на операционных усилителях для медицинских изделий 74
- •Предисловие
- •Список принятых сокращений и обозначений
- •Введение
- •Глава 1. Усилители биопотенциалов
- •Контакт усилителя биопотенциалов с кожей через электроды
- •1.2. Входные цепи усилителей биопотенциалов.
- •1.3. Операционные усилители в цепях регистрации биопотенциалов.
- •1.4. Применение инвертирующих и неинвертирующих усилителей в медицинском приборостроении
- •1.5. Схемы подавления синфазных помех с помощью дифференциальных и инструментальных усилителей
- •1.6. Подключение усилителей биопотенциалов к микроэлектродам
- •1.7. Усилители с гальванической развязкой
- •Тренировочные задания
- •Тестовые задания
- •Глава2 Функциональные устройства на операционных усилителях для медицинских изделий
- •2.1. Линейные узлы математической обработки биологических сигналов
- •2.1.1. Схемы масштабирования и аналоговые сумматоры
- •2.1.2. Усилители переменного тока
- •2.1.3. Схемы интегрирования
- •2.1.4. Схемы дифференцирования
- •2.2. Активные электрические фильтры
- •2.2.1. Классификация и основные характеристики фильтров
- •2.2.2. Типовые схемы активных фильтров
- •2.2.3. Методы расчета фильтров на основе анализа передаточных функций
- •2.2.4. Подавление помех активными фильтрами
- •2.3. Линейные преобразователи сигналов
- •2.4. Нелинейные преобразователи аналоговых сигналов
- •2.4.1. Сравнивающие устройства (компараторы)
- •2.4.2. Логарифмирующие и экспоненциальные преобразователи
- •2.4.3. Выпрямители
- •2.4.4. Множительно-делительные устройства
- •2.4.5. Использование диодных структур для реализации типовых и произвольных нелинейных зависимостей
- •2.5. Элементы аналоговой памяти
- •2.5.1. Устройства выборки-хранения
- •2.5.2. Амплитудные (пиковые) детекторы
- •Тренировочные задания
- •Тестовые задания
- •Глава 3 Генераторы сигналов
- •3.1. Генераторы синусоидальных (гармонических) сигналов
- •3.2. Аналоговые генераторы прямоугольных импульсов
- •3.3. Интегральные таймеры и генераторы на их основе
- •3.4. Генераторы линейно-изменяющегося напряжения
- •3.5. Функциональные генераторы
- •3.6. Модуляторы
- •3.7. Фазочувствительные детекторы
- •Тренировочные задания
- •Рубежный тест к главе 3
- •Глава 4 Вторичные источники электропитания
- •4.1. Основные структурные схемы
- •4.2 Основные схемы выпрямителей
- •4.3 Сглаживающие фильтры
- •4.4 Линейные стабилизаторы напряжения
- •4.5. Схемотехника импульсных стабилизаторов напряжения
- •4.6. Инверторные схемы
- •Тренировочные задания
- •Тестовые задания
- •Глава 5 Аналоговые коммутаторы
- •5.1. Коммутаторы на полевых транзисторах
- •5.2. Аналоговые мультиплексоры и матричные коммутаторы
- •5.3. Характеристики и эксплуатационные параметры аналоговых коммутаторов
- •Тренировочные задания
- •Рубежный тест к главе 5
- •Глава 6 Устройства непрерывно-дискретного преобразования сигналов
- •6.1. Цифроаналоговые преобразователи
- •6.1.1. Схемотехника параллельных цап
- •6.1.2. Последовательные цап
- •6.1.3. Параметры цап
- •6.2. Аналогово-цифровые преобразователи
- •6.2.1. Процедура аналогово-цифрового преобразования и основные параметры ацп
- •6.2.2. Схемотехника ацп
- •6.2.3. Особенности реализации и использования сигма-дельта ацп
- •6.2.4. Технические характеристики и применение ацп
- •Тренировочные задания
- •Тестовые задания
- •Глава 7. Приборы с зарядовой связью.
- •7.1. Устройство пзс.
- •7.2. Принцип организации пзс-матриц.
- •7.3. Параметры и характеристики пзс.
- •Тренировочные задания.
- •Тестовые задания
- •Глава 8 Интерфейсы для подключения узлов медицинской техники к микропроцессорам, микроконтроллерам и пэвм
- •8.1. Интерфейсы магистралей пэвм
- •8.1.1. Организация системной магистрали типа isa
- •8.1.2. Организация обмена по шине isa
- •8.1.3. Обмен с внешними устройствами по шине pci
- •8.1.4. Взаимодействие медицинского оборудования с пэвм через последовательный порт типа rs232
- •8.1.5. Подключение оборудования к пэвм через интерфейс usb.
- •8.2. Интерфейсы ацп
- •8.3. Цифровые интерфейсы узлов медицинской техники
- •Тренировочные задания
- •Тестовые задания
- •Глава 9. Компьютерные технологии расчета и проектирования узлов медицинской техники.
- •9.1. Особенности технологического процесса проектирования средств медицинской техники с использованием сапр
- •9.2. Основные объекты медицинских изделий, проектируемых с помощью сапр.
- •9.3. Автоматизация проектирования печатных плат и биомедицинских лабораторий на их основе.
- •Заключение.
- •Библиографический список.
- •Итоговый тест
Тренировочные задания
Расскажите о характере электрических процессов, протекающих в зоне контакта электрода с живой биотканью.
Нарисуйте типовую схему входного каскада усилителя биопотенциалов.
В типовой двухтранзисторной схеме дифференциального входного каскада усилителя биопотенциалов rЭ=250 Ом, R1=R2=R3=100 Ом. Определите дифференциальный и синфазный коэффициенты усиления и коэффициент ослабления синфазного сигнала.
Нарисуйте схему замещения операционного усилителя и перечислите его основные параметры.
Назовите источники самовозбуждения операционных усилителей.
Как определяются полоса пропускания и частота единичного усиления операционного усилителя.
Нарисуйте схемы инвертирующего и неинвертирующего усилителей и приведите основные аналитические соотношения для определения их коэффициентов усиления по напряжению, входных и выходных сопротивлений.
Нарисуйте схему простейшего дифференциального усилителя на одном операционном усилителе и запишите выражения для определения коэффициента ослабления синфазного сигнала.
Нарисуйте структурные схемы инструментальных усилителей на двух и трех операционных усилителях. Объясните для них принцип подавления синфазных помех.
Нарисуйте структурные схемы изолирующих усилителей с оптронной, емкостной и трансформаторной развязкой и объясните принципы их работы.
Тестовые задания
Суммарная величина емкости поляризации при контакте электрода с живым объектом определяется формулой
Для питовой двухтранзисторной дифференциальной схемы входного каскада усилителя биопотенциалов коэффициент усиления синфазного сигнала определяется выражением
Входное сопротивление операционного усилителя – это:
сопротивление между прямым и инверсным входами при условии, что они ни к чему не подключены;
сопротивление, включенное параллельно источнику тока входного сигнала;
сопротивление со стороны одного из входов операционного усилителя, когда другой заземлен;
отношение приращения синфазного напряжения к приращению среднего тока усилителя;
отношение напряжения смещения ко входному току усилителя.
Полоса пропускания операционного усилителя определяется как частота, на которой коэффициент усиления по напряжению уменьшается на __ дБ (вставьте пропущенную цифру).
Общая абсолютная погрешность операционного усилителя определяется выражением
.
Относительная погрешность инвертирующего и неинвертирующего усилителей из-за нестабильности коэффициента усиления определяется выражением
.
Входное сопротивление инвертирующего усилителя определяется следующим образом
R1//R2;
R0//R1;
(R1+R2)//R0;
R1;
(R1+R0)//R2.
Выходное напряжение для типового дифференциального усилителя на одном операционном усилителе определяется выражением
.
Для типового дифференциального усилителя на одном операционном усилителе коэффициент усиления синфазного сигнала, обусловленной рассогласованием внешних сопротивлений, определяется выражением
.
Для инструментального усилителя, выполненного на схеме «Тройка», коэффициент ослабления синфазного сигнала определяется выражением
.
Для компенсации собственной емкости микроэлектродов в усилителях биопотенциалов используем
емкость, подключаемую между прямым и инверсным входами;
емкость, подключаемую между прямым входом и «землей»;
емкость, подключаемую между инверсным входом и «землей»;
емкость, подключаемую между выходом и инверсным входом;
емкость, подключаемую между выходом и прямым входом.
В типовую структурную схему изолирующего усилителя с емкостной развязкой входят: входной усилитель; два керамических конденсатора; преобразователь частота-напряжение и __________________________ (допишите название недостающего узла).
В типовую схему изолирующего усилителя с трансформаторной связью входят: два операционных усилителя, два трансформатора; модулятор; демодулятор; фильтр нижних частот и _______________ (допишите название недостающего узла).
