лабы / ЛР№1
.pdfМИНОБРНАУКИ РОССИИ САНКТ-ПЕТЕРБУРГСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ ЭЛЕКТРОТЕХНИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ «ЛЭТИ» ИМ. В.И. УЛЬЯНОВА (ЛЕНИНА) Кафедра биотехнических систем
ОТЧЕТ по лабораторной работе №1
по дисциплине «Системы удаленного мониторинга в цифровой медицине»
Тема: Разработка предварительного усилителя сигналов
Студентка гр. 0502 |
|
Слободина Ю.А. |
|
|
|
||
Преподаватель |
|
|
Анисимов А.А. |
Санкт-Петербург
2024
Цель работы: разработать предварительный усилитель напряжения на
основе INA333.
Задание:
1.Провести в программе Micro-Cap моделирование работы схемы предварительного усилителя напряжения на основе инструментального усилителя INA333 с источниками синфазного и дифференциального сигнала на его входах.
2.При этом полезный дифференциальный сигнал, имитирующий R-
зубец ЭКГ сигнала, задать в виде последовательности треугольных импульсов с максимальным напряжением 0,5 мВ и длительностью 200 мс;
синфазную помеху – синусоидальным напряжением с амплитудой 20 мВ и частотой 50 Гц.
3.Задать значение коэффициента усиления предварительного усилителя на основе описания (datasheets) на микросхему INA333 равное 20.
4.Получить результаты анализа работы схемы предварительного усилителя во временной области для сигнала на его входе и выходе.
Сравнить их и сделать выводы об усилении полезного сигнала и подавлении синфазной помехи, определив численные значения данных параметров.
5. В том же режиме анализа оценить влияние небалансного сопротивления на входе инструментального усилителя на выходной сигнал.
Для этого сымитируем это сопротивление резистором 2 МОм во входной цепи усилителя.
Ход работы:
1. Моделирование дифференциального и синфазного сигналов
На рисунке 1 изображен полезный дифференциальный сигнал,
имитирующий R-зубец ЭКГ сигнала, задать в виде последовательности треугольных импульсов с максимальным напряжением 0,5 мВ и длительностью 200 мс; синфазную помеху – синусоидальным напряжением с амплитудой 20 мВ и частотой 50 Гц.
Рисунок 1 – Моделирование дифференциального и синфазного сигналов
Рисунок 2 – График дифференциального и синфазного сигналов По данному графику видно, что получена синусоидальная помеха, на
фоне которой присутствуют небольшие всплески в области треугольного сигнала.
2. Моделирование работы схемы предварительного усилителя напряжения в среде Micro-Cap на основе инструментального усилителя
INA333 с источниками синфазного и дифференциального сигнала на его входах.
На рисунке 3 изображена схема предварительного усилителя напряжения на основе инструментального усилителя INA333 с источниками синфазного и дифференциального сигнала на его входах с коэффициентом усиления 20, заданного с помощью резистора с сопротивлением 5.26 кОм.
Данный номинал резистора был выбран, основываясь на техническую документацию (datasheets) инструментального усилителя INA333.
Рисунок 3 – Схема предварительного усилителя напряжения на основе инструментального усилителя INA333
Рисунок 4 – График анализа схемы предварительного усилителя во временной области для сигнала на его входе и выходе
На данном графике показаны результаты анализа работы схемы предварительного усилителя во временной области для сигнала на его входе
(зеленый) и выходе (красный). В результате работы инструментального усилителя синфазная помеха практически полностью устранена, а полезный дифференциальный (треугольный) сигнал усилен в 20 раз.
3. Оценка влияние небалансного сопротивления на входе
инструментального усилителя на выходной сигнал
На рисунке 5 изображена схема предварительного усилителя напряжения на основе инструментального усилителя INA333 с добавлением сопротивления резистором 2 МОм во входной цепи усилителя. Это необходимо для оценки влияние небалансного сопротивления на входе инструментального усилителя на выходной сигнал.
Рисунок 5 – Схема для оценки влияние небалансного сопротивления на входе инструментального усилителя на выходной сигнал
Рисунок 6 – График оценки влияния небалансного сопротивления на входе инструментального усилителя на выходной сигнал
По результатам анализа можно увидеть, что на месте, где синфазная помеха должна быть устранена, появилась синусоидальная составляющая.
Исходя из этого, можно сделать вывод, что с ростом сопротивления помеха будет увеличиваться.
Вывод: В ходе работы в среде Micro-Cap было проведено моделирование схемы предварительного усилителя напряжения на основе инструментального усилителя INA333 с источниками синфазного и дифференциального сигнала на его входах. После чего был проведен анализ во временной области, где выходной сигнал был увеличен в 20 раз, а
синфазная помеха была практически устранена. Далее была проведена оценка влияния небалансного сопротивления на входе инструментального усилителя на выходной сигнал. Для этого было сымитировано сопротивление резистором 2 МОм во входной цепи усилителя. По результатам на месте, где синфазная помеха должна быть устранена, появилась синусоидальная составляющая. Исходя из этого, можно сделать вывод, что с ростом сопротивления помеха будет увеличиваться.