Дифференцирующая и интегрирующая цепи: принципиальная схема, зависимость формы выходного импульса от длительности входного и постоянной времени цепи.

Простейшаядифференцирующая цепь(А) состоит из последовательно включенного конденсатораСи параллельно включенного резистораR.Если на вход цепи подан прямоугольный импульс напряжения (U_вх = const), то напряжение на выходеU_вых = I_cR, то есть повторяет по форме экспоненциальные импульсы при заряде и разряде конденсатора:

U_вх

U_вых

t

(2)

(А)

(1)

Форма импульса на выходе будет зависеть от соотношения постоянной времени цепи и длительности импульсаt_и.При  t_иконденсатор заряжается в начале импульса и разряжается в его конце, на выходе получаются два кратковременных остроконечных импульса противоположного знака (1). При  t_и конденсатор успевает зарядиться только частично и импульс на выходе принимает форму, показанную на рис (2).

Простейшая интегрирующая цепь(Б) содержит последовательно включенный резисторRи параллельно включенный конденсаторС. Если на вход цепи подан прямоугольный импульс напряжения (U_вх =const), то напряжение на выходе U_выхявляется напряжение на пластинах конденсатора, которое при заряде имеет экспоненциально нарастающую и при разряде экспоненциально спадающую форму (1).

U

U_вых

t_n

Такие импульсы применяются, например, при электростимуляции. При достаточно большой постоянной времени нарастание выходного импульса происходит по начальной части экспоненты (пунктирная линия), которая приближается к прямой линии - касательной к кривой в начальной точке (2). Угол наклона этой линии (tg) можно найти как производную от уравнения заряда конденсатора:

При t = 0. ТогдаU_вых =.

Этот случай называется идеальным интегрированием.

Названия дифференцирующая или интегрирующая цепи связаны с тем, что при подаче на вход напряжения, изменяющегося от времени как некоторая функция U = f(t), напряжение на выходе будет меняться приблизительно как её производная или как интеграл от этой функции.

Электростимуляция сердца и ее виды

Блокинг-генератор и мультивибратор применяются в качестве генераторов импульсов в кардиостимуляторах. Кардиостимуляторомназывают прибор, позволяющий генерировать искусственные стимулирующие импульсы и подавать их на сердце. Он состоит из импульсного генератора и соответствующих электродов. Существуют имплантируемые и внешние кардиостимуляторы. Имплантируемым кардиостимулятором называют такое устройство, все системы которого находятся внутри тела пациента. В противоположность ему, внешнийкардистимулятор обычно состоит из внешнего генератора импульсов, носимого пациентом и подключенного к электродам, расположенным внутри миокарда или на нем.

Существуют электростимуляторы, импульсы которых подаются на орган независимо от естественной электрической активности, другие же синхронизируют импульсы с биопотенциалами биологической системы (биоэлектрическая стимуляция).

Примером последнего может служить генератор электростимуля-ционных импульсов в синхронизированном с “Р” волной электро-кардиостимуляторе. На выходе такого генератора ститмуляционный импульс появляется только в том случае, если со специальной схемы усиления на вход генератора поступает импульс, соответствующий волне электрокардиограммы.

Для генераторов импульсов в кардиостимуляторах требуются источники питания. В настоящее время большинство внешних генераторов получает питание от батарей. Сейчас разработаны генераторы с перезаряжаемыми батареями, срок службы которых 10 лет.

Для имплантируемых источников питания созданы генераторы с атомным источником питания. В этих устройствах тепло, выделяемые при распаде радиоактивного плутония, преобразуется в постоянный ток, который используется для питания кардиостимулятора. Это устройство имеют срок службы около 10 лет; при этом радиационная опасность для пациента пренебрежимо мала.