- •Изучение работы электронного осциллографа. Измерение параметров электрических импульсов
- •Контрольные вопросы для определения исходного уровня знаний
- •Информационный блок
- •Учебные задачи
- •Вопросы для контроля результатов усвоения
- •Определение импеданса электрических схем, моделирующих свойства биологической ткани
- •Контрольные вопросы для определения исходного уровня знаний
- •Информационный блок
- •Описание установки
- •Вопросы для контроля результатов усвоения
- •Исследование прохождения прямоугольных импульсов через линейную цепь
- •Контрольные вопросы для определения исходного уровня знаний
- •Информационный блок
- •Описание установки
- •Учебные задачи
- •Вопросы для контроля результатов усвоения
- •Лабораторная работа № 4.8 изучение работы усилителя низкой частоты на транзисторе
- •Информационный блок
- •Описание установки
- •Вопросы для самоконтроля
- •Определение параметров параллельного колебатеольного контура резонансным методом
- •Контрольные вопросы для определения исходного уровня знаний
- •Информационный блок
- •Вопросы для контроля результатов усвоения.
- •Изучение влияния высокочастотных электрического и магнитного полей на электролиты и диэлектрики. Аппараты для высокочастотной терапии
- •Контрольные вопросы для определения исходного уровня знаний
- •Информационный блок.
- •1.Физические основы действия высокочастотных колебаний на ткани организма.
- •2.Терапия высокочастотными электрическими токами вч-терапмя). Дарсонвализация.
- •Описание установки
- •4) Заменять электроды и провода при включенном аппарате. Учебные задачи
- •Вопросы для контроля результатов усвоения.
- •Лабораторная работа № 4.11 изучение оптического микроскопа. Измерение размеров малых объектов
- •Контрольные вопросы для определения исходного уровня знаний
- •Информационный блок
- •Описание установки
- •Вопросы для контроля результатов усвоения
- •Лабораторная работа № 4.12 определение концентрации сахара в растворе поляриметром
- •Контрольные вопросы для определения исходного уровня знаний
- •Информационный блок
- •Описание установки
- •Вопросы для контроля результатов усвоения
- •Лабораторная работа № 4.13 физические основы спектроскопии
- •Контрольные вопросы для определения исходного уровня знаний
- •Информационный блок
- •Устройство спектроскопа
- •Вопросы для контроля результатов усвоения
- •Лабораторная работа № 4.14 концентрационная колориметрия
- •Контрольные вопросы для определения исходного уровня знаний
- •Информационный блок
- •Устройство и работа фотоколориметра
- •Вопросы для контроля результатов усвоения
- •Лабораторная работа № 4.15 изучение работы газового лазера
- •Контрольные вопросы для определения исходного уровня знаний
- •Информационный блок
- •Описание установки
- •Вопросы для контроля результатов усвоения
- •Лабораторная работа № 4.16 определение активности радиоактивного препарата
- •Контрольные вопросы для определения исходного уровня знаний
- •Информационный блок
- •Определение линейного коэффициента ослабления радиоактивного излучения в веществе.
- •Вопросы для контроля результатов усвоения
- •Тестовые здания для самоконтроля усвоения учебного материала лабораторных работ Тестовые задания к лабораторным работам № 4.1 – 4.4.
- •Тестовые задания к лабораторным работам № 4.5 – 4.10.
- •Тестовые задания к лабораторным работам № 4.11 – 4.16.
- •Приложение
- •Фундаментальные физические константы
- •Приставки для обозначения кратных и дольных единиц в системе си
- •Соотношение единиц измерений физических величин
- •Значения тригонометрических функций
- •Линии излучения ртутной ламы низкого давления
- •Ответы на тестовые задания к лабораторным работам № 4.1 – 4.4.
- •К лабораторным работам № 4.5 – 4.10.
- •К лабораторным работам № 4.11 – 4.16.
Лабораторная работа № 4.8 изучение работы усилителя низкой частоты на транзисторе
Мотивационная характеристика темы. Как основной элемент усилители электрических сигналов входят в схемы разнообразных медицинских электронных приборов и аппаратов. Их применяют для усиления биопотенциалов, в приемно-передающих устройствах телеметрических систем, регистрирующих медико-биологическую информацию, и во многих других электронных устройствах, используемых в медицине.
Цель работы: Изучить работу транзисторного усилителя низкой частоты и измерить основные его параметры.
К работе необходимо:
Знать |
Уметь |
1.Входная и выходная характеристики транзистора. 2.Схема и принципы работы усилителей на лампе и на транзисторе. 3.Нелинейные искажения, способы предупреждения. 4.Частотная характеристика, полоса пропускания. 5.Линейные искажения, способы предупреждения. |
1.Определять цену деления шкалы осциллографа для измерений напряжений и токов. 2.Выбрать условия для наименьшего проявления нелинейных и линейных искажений. 3.Определять основные параметры усилителя (коэффициент усиления, полосу пропускания). |
Литература:
1.Реамизов А.Н. Медицинская и биологическая физика.М., ВШ,Гл. 22, 1999.
2.Эссаулова И.А., Блохина М.Е., Гонцов Л.Д. Руководство к лабораторным работам по медицинской и биологической физике. М., ВШ., №31, 1987.
Информационный блок
В настоящее время существует большое разнообразие электронных усилителей различного назначения, которые применяются в контрольно-измерительных приборах, в управляющих системах, в электронных вычислительных машинах и в самой разнообразной медицинской аппаратуре.
Электронным усилителем называется устройство, предназначенное для усиления электрических сигналов без изменения их формы. Усилители усиливают входной сигнал по напряжению, по току или по мощности. Кроме того, усилители отличаются друг от друга частотами усиливаемых сигналов. По частоте усиливаемых сигналов усилители можно разделить на несколько основных типов.
Диапазон рабочих частот усилителей низкой частоты (УНЧ), как правило, лежит в пределах звуковых частот (от 20 Гц до 20 кГц). Иногда эти усилители называют также усилителями звуковой частоты. Используя специальные методы, их диапазон частот можно увеличить до 100 МГц и более. Такие усилители называются широкополосными усилителями или видеоусилителями.
Особое значение для медицины имеют усилители медленно меняющихся сигналов—усилители постоянного тока (УПТ). Их нижняя усиливаемая частотаfн ≈ 0. Это позволяет усиливать как переменную, так и постоянную составляющие сигнала. Для получения избирательного усиления, т. е. для усиления сигналов в узкой полосе частот, применяют избирательные (резонансные) усилители. Такие усилители усиливают сигналы некоторой избранной частоты.
Н
Рис.1
Остановимся на важнейших технических характеристиках усилителей.
Коэффициентом усиления k no напряжению усилителя называется величина, равная отношению выходного напряжения Uвых усилителя к напряжению на его входе Uвх:
k=Uвых/Uвх. (1)
Для усиления сигнала до требуемой величины бывает недостаточно одного каскада усиления. В этом случае применяют многокаскадные усилители. Коэффициент усиления усилителя, состоящего из п последовательно включенных каскадов с коэффициентами усиления k1, k2, ..., kn, подсчитывают по формуле
k= k1 ∙ k2..∙ kn
Важным параметром усилителя является его входное сопротивление Rвх—сопротивление между его входными клеммами:
Rвх = Uвх/Iвх
В
Рис.2
Для того, чтобы форма сигнала при усилении не изменялась, коэффициент усиления должен быть одинаков для различных напряжений в пределах изменения входного сигнала. В этом случае зависимость Umax.вых=f(Umax.вх), называемая амплитудной характеристикой усилителя, имеет линейный вид Umax.вых=k(Umax.вх) (Рис.2, прямая линия). На самом деле линейная зависимость выполняется в ограниченной области изменения входного напряжения, при выходе за пределы этой области линейность зависимости нарушается (штриховая линия).
Если входной гармонический сигнал выйдет за пределы линейной части амплитудной характеристики, то выходной сигнал уже не будет гармоническим. Возникнут нелинейные (амплитудные) искажения.
Графически усиление гармонического сигнала иллюстрируется на рис.3 без искажения (а) и с искажением (б).
К
Рис.3
На графиках зависимости Uвых =f(t) в случае линейной амплитудной характеристики (а) видна синусоида, следовательно, усиленный сигнал не искажен. При нелинейности характеристики (б) выходной сигнал периодический, но не синусоидальный, следовательно, происходит искажение сигнала при усилении.
Использование линейного участка характеристики еще не является гарантией неискаженного усиления электрического сигнала. Если усиливаемый сигнал несинусоидальный, то он может быть разложен на отдельные гармонические составляющие, каждой из которых соответствует своя частота. Так как в усилителях используются конденсаторы и катушки индуктивности, а их сопротивление зависит от частоты, то коэффициент усиления для разных гармонических составляющих может оказаться разным. Отметим, что индуктивные свойства резисторов и емкостные свойства проводников, сколь бы малы они ни были, при увеличении частоты тоже могут оказать существенное влияние на коэффициент усиления.
Т
Рис.4
Частотную характеристику усилителя бычно изображают графически (рис.4). Из этого рисунка видно, что в пределах ω2 – ω3 коэффициент усиления примерно постоянен. В радиотехнике принято считать, что уменьшение его до 0,7kmax практически не искажает сигнала. Диапазон частот ω1 – ω4 называют полосой .пропускания усилителя.