- •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
Нарисуйте схемы параллельных ЦАП с суммированием токов и лестничного типа, определите достоинства и недостатки этих схем.
Нарисуйте схему последовательного ЦАП, расскажите о принципе его работы, приведите основные аналитические соотношения.
Перечислите основные типы погрешностей работы ЦАП. Дайте их определение.
Перечислите основные параметры АЦП, дайте их определение.
Нарисуйте структурные схемы АЦП последовательного счета, поразрядного уравновешивания. Определите их достоинства и недостатки.
Нарисуйте схему АЦП параллельного преобразования, расскажите о назначении ее элементов. Определите ее достоинства и недостатки.
Нарисуйте схемы ПНЧ и ПНВ. Как работает ПНЧ двойного интегрирования?
В чем основное отличие ∑-Δ АЦП, нарисуйте схему этого типа АЦП первого порядка и объясните принцип его работы. В чем преимущество этой схемы?
Тестовые задания
Основным недостатком ЦАП с суммирователем токов является
большое число элементов резистивной цепи;
необходимость в сложной схеме управления переключением разрядов;
требование к высокой стабильности работы времязадающих цепей;
трудность выполнения резисторов с большим разбросом номиналов.
Низкое быстродействие
Последовательные ЦАП с двумя схемами УВХ содержат два операционных усилителя, набор резисторов, два конденсатора и
три диода;
четыре стабилитрона;
четыре ключа;
амплитудный детектор;
дифференциатор.
Погрешность полной шкалы ЦАП определяется для максимального кода в соответствии с выражением
;
;
;
;
.
Дифференциальная нелинейность ЦАП определяется как
наибольшее отклонение кривой Uвых.реал от прямой, соединяющей две крайние точки этой кривой;
наименьшее отклонение кривой Uвых.реал от прямой, соединяющей две крайние точки этой кривой;
наибольшая разность между реальной и идеальной кривыми преобразования;
наибольшая по модулю разность единичного приращения выходного напряжения и среднего значения этого приращения;
отношение единичного приращения выходного напряжения к приращению входного напряжения.
Структурная схема генератора прямого синтеза аналоговых сигналов на основе ЦАП содержит следующие основные узлы: два резистора, ПЗУ, ЦАП и ____________________ (допишите название недостающего узла).
Апертурным временем АЦП называется время, в течение которого:
реализуется преобразование входного кода в аналоговый сигнал;
сохраняется неопределенность между значением выборки и временем, к которому она относится;
выходной код изменяет свое состояние при изменении входного напряжения;
устанавливаются переходные процессы;
вырабатывается сигнал готовности передачи кодов.
Структура АЦП последовательного счета содержит в своем составе генератор тактовых импульсов, счетчик, элемент «И», ЦАП и _____________ (допишите название недостающего блока).
АЦП следящего уравновешивания отличается от АЦП последовательного счета введением вместо счетчика _______ ________ (допишите элемент замены).
АЦП параллельного преобразования содержит набор резисторов, компараторы и ___________________ (допишите название недостающего элемента).
Преобразователь напряжение-частота двойного интегрирования содержит источник тока, управляемый ключ, интегратор и
компаратор;
дифференциатор;
второй интегратор;
компаратор с петлей гистерезиса;
устройство выборки хранения.
Дециматор ∑-Δ АЦП реализует функцию
интерполяции входного сигнала;
«прореживания» выходного сигнала;
логарифмирования выходного сигнала;
умножения выходного кода на число кратное десяти;
усреднения входного сигнала.
Структурная схема ∑-Δ АЦП первого порядка содержит: сумматор, интегратор, компаратор, триггер, делитель частоты, цифровой фильтр и ____________________, подключенный к цепи обратной связи. (Вставьте название недостающего элемента).
