Лабораторные по физике

Нетрудно показать, что коэффициент усиления с обратной связью будет определяться следующим образом:

(устанавливать) коэффициент усиления в целом, меняя только параметры цепи обратной связи, что гораздо проще делать на практике, чем изменять коэффициент усиления исходного усилителя (что часто даже и невозможно).

Также ООС позволяет снизить уровень шумов усилителя и расширить его полосу пропускания.

Усилители можно разделить на два типа - с несимметричным и симметричным входом. Последние еще называются дифференциальными усилителями. В усилителях с несимметричным входом сигнал, который надо усилить, подается между единственным входом усилителя и так называемым «общим проводом» (точкой нулевого потенциала). Достоинство такого включения - более простая схема усилителя. Но при усилении слабых сигналов в усилителях с несимметричным входом увеличивается мешающее воздействие внешних помех, особенно при соединении измерительных электродов с самим усилителем достаточно длинными проводами. Кроме того, точка нулевого потенциала часто соединена с корпусом прибора, где находится усилитель, а в ряде методов измерения биопотенциалов требуется электрическая развязка точек подключения электродов с общим проводом (корпусом прибора).

Этих недостатков лишен дифференциальный усилитель, который имеет два одинаковых входа; входной сигнал подключается между ними. Напряжение на выходе усилителя UBbIX=(Ui-U2)Kyc, где Ui и U2 - сигналы на его дифференциальных входах.

В обоих типах усилителей выход обычно несимметричный, т.е. усиленный сигнал снимается между единственным выходом и «общим проводом».

Операционныеусилители

Операционный усилитель (ОУ) в современной электронной аппаратуре - это дифференциальный усилитель в интегральном (в виде микросхемы) исполнении. Коэффициент усиления современных ОУ может варьировать в диапазоне от 105 до 108. Входное сопротивление - от 1 МОм до 100 ГГом (1011 Ом).

153

Регистрация ЭЭГ осуществляется наложением на голову металлических электродов, которые соединяют проводами с соответствующими входными цепями измерительных усилителей аппарата. В клинической практике применяются электроды различной конструкции (электроды-мостики, плоские электроды и др.), которые фиксируются на голове с помощью специальных шлемов или резиновых полос. Контакт с поверхностью кожи осуществляется через шарик из губки или марлевую прокладку, смоченные в физиологическом растворе или через специальную пасту.

Количество и расположение электродов на поверхности головы человека стандартизовано в соответствии с требованиями «Международной федерации обществ электроэнцефалографии». Существует несколько способов снятия или отведения информации с электродов. Под отведением в электроэнцефалографии понимается процесс регистрации биопотенциалов через усилительные каналы прибора. В ЭЭГ наибольшее распространение получили три следующих способа отведения (рис. 8):

•монополярное или униполярное отведение (monopolar, unipolar derivation) - запись ЭЭГ в условиях, когда один электрод отведения расположен на некотором удалении от мозга (то есть на неактивной точке ткани), например, на мочке уха, переносице и т.п.;

•униполярное усредненное отведение (average derivation) - запись ЭЭГ в условиях, когда один электрод отведения является рабочим, а второй - усредненным по всем каналам;

•биполярное отведение (bipolar derivation) - запись ЭЭГ за счет подключения двух электродов на соответствующие входы одного измерительного усилителя.

157

Наименьшая частота, которая может регистрироваться в ЭЭГ - это уровень постоянного потенциала. Однако без специальных приемов этот уровень зарегистрировать трудно, что связано с поляризацией электрода, наличием артефактных волн, близких к нулевой частоте и связанных с кожно-гальваническим рефлексом, дыханием и другими процессами. Поэтому ЭЭГ аппараты обычно имеют

усилители по переменному току с емкостной связью между каскадами. Нижняя граница частот устанавливается примерно на 1 Гц (постоянная времени 0,3). В целом ЭЭГ является низкочастотным сигналом и верхняя граница не превышает 100 Гц, а максимально выраженная частота около 10 Гц. Верхняя граница сигнала ограничена как частотой процессов на нейронном уровне (500-1000 Гц), так и низкочастотными фильтрующими свойствами ткани, окружающими нейроны, а также костями черепа, кожными покровами головы и так далее.

У здорового человека ЭЭГ могут различаться в зависимости от физиологического состояния (сон и бодрствование, восприятие зрительных или слуховых сигналов, разнообразные эмоции и т. и.). Под ритмом в ЭЭГ понимается любая активность, то есть последовательность колебаний, имеющая примерно одинаковый период (частоту). Частота определяется как число волн (максимумов) за единицу времени (1 сек), если период колебаний постоянный. Если период не постоянный, то частота (текущая) определяется как величина обратная периоду Т.

По частоте в ЭЭГ различают следующие основные типы ритмических составляющих (см. рис. 9):

Дельта-ритм ( S ) охватывает активность с частотой в диапазоне от 0,5 до 4 Гц, с амплитудой от 10 до 250 мкВ и более. На кривых с полиморфной дельта активностью представлены как частоты 2 Гц, так и 1,5 Гц и около 4 Гц. Эта форма активности встречается, например, у здоровых испытуемых при глубоком сне (дельта-сон).

Тета-ритм (в ) занимает область частот от 4 до 8 Гц, с амплитудой 10-200 мкВ. В значительной степени этот ритм выражен у детей и, как правило, заменяется а -

ритмом у взрослых.

Альфа-ритм (а ) основной корковый ритм, с частотой от 8 до 13 Гц, со средней амплитудой 30-70 мкВ. Наиболее часто у здоровых испытуемых имеет частоту 9-10 Гц и значительную вариацию по амплитуде.

Бета-ритм (/?) низкий от 13 до 20 Гц и бета-ритм высокий от 20 до 30 Гц - по мощности выражены значительно меньше, чем альфа-ритм. Обычно амплитуда этих ритмов не превышает в норме 15-20 мкВ.

159