現(xiàn)代醫(yī)學(xué)電子儀器原理與設(shè)計課件第二版-第三章教學(xué)文案

現(xiàn)代醫(yī)學(xué)電子儀器原理與設(shè)計課件第二版-第三章基本要求（一）高輸入阻抗圖3-1生物電放大器和輸入回路（二）高共模抑制比

（三）低噪聲、低漂移

生物電信號：微弱(微伏級、毫伏級)、低頻信號、高阻抗。放大器本身固有噪聲：組成放大器各元件的噪聲。--放大器放大的信號下限。理想的生物放大器：1.低噪聲；2.抑制外界干擾；3.低零點漂移(對稱結(jié)構(gòu)的差動放大電路對元件參數(shù)嚴(yán)格篩選；交流放大電路零點不會逐級放大—放大直流信號可進(jìn)行調(diào)制—變成交流進(jìn)行放大)。（四）設(shè)置保護電路放大器輸入保護(保護電路本身)人體安全保護校準(zhǔn)電路：a).檢驗儀器工作情況；b).校準(zhǔn)儀器指示值。

差動放大電路分析方法理想運放的條件：虛短、虛斷；

由電阻失配和運算放大器本身產(chǎn)生的共模誤差電壓：

差動放大電路分析方法；--滿足：高共模抑制比；低噪聲、低漂移。生物電放大器前置級的基本要求：高輸入阻抗；高共模抑制比；低噪聲、低漂移；差分電路解決了高共模抑制比；尚未解決問題：高輸入阻抗；

差動放大應(yīng)用電路（一）同相并聯(lián)結(jié)構(gòu)的前置放大電路圖3-3同相并聯(lián)結(jié)構(gòu)的前置放大電路理想運放的條件：虛短、虛斷；

理想情況下：第一級輸出不產(chǎn)生共模電壓；選擇A1，A2的性能參數(shù)，使之精確匹配，可充分發(fā)揮對稱電路誤差電壓抵消的優(yōu)點，并能獲得低漂移。

非理想情況下：考慮A1,A2器件本身的共模抑制能力：

第一級電路的共模抑制比：

兩級放大的差動增益：

總的共模抑制比：

選擇A1，A2的性能參數(shù)，使：

具有較好的對稱性。則有：

生物電放大器前置級的設(shè)計主要考慮的因素：器件選擇：A1、A2：共模抑制比參數(shù)嚴(yán)格對稱(相差不超過0.5dB)；A3：高共模抑制比參數(shù)(>100dB)；第二級電阻精度選?。哼x擇高精度、高穩(wěn)定性電阻。前置級增益分配：合理分配各級放大倍數(shù)。前置級共模抑制能力的提高

圖3-10導(dǎo)聯(lián)線分布電容影響從而造成共模電壓不等量的衰減，使放大器CMRR下降；兩根導(dǎo)線分布電容不可能完全相同，加之電極阻抗的不平衡，則：共模電壓—>差模電壓—>共模誤差輸出。

（一）屏蔽驅(qū)動

圖3-11屏蔽驅(qū)動電路理想情況下：

非理想情況：下考慮A1,A2不對稱產(chǎn)生差模電壓，由于A3的作用使Uic對稱。有效消除C1、C2的影響（三）右腿驅(qū)動圖3-12右腿驅(qū)動電路等效電路Ro:安全保護作用；Ro一般取值：。理想運放的條件：虛短、虛斷；

第二節(jié)隔離級設(shè)計

隔離：信號從浮地部分傳遞到接地部分，兩部分之間沒有電路上的直接聯(lián)系。隔離的目的：保障從身安全，消除電源、地線干擾。實現(xiàn)電氣隔離有兩種方案：電磁耦合；光電耦合。浮地：為浮置部分電路的等電位點；接地：電路工作地。浮置部分電路電源應(yīng)單獨供電。光電耦合光電耦合種類：光電二極管耦合；光電晶體管耦合。光電耦合的工作原理：發(fā)光二極管把電能轉(zhuǎn)化為光能，光敏二極管(或光敏三極管)光能轉(zhuǎn)化為電能。工作方式：數(shù)字工作方式；線性工作方式。線性工作方式：光電耦合的電流轉(zhuǎn)移系數(shù)：晶體管特性曲線：

數(shù)字信號光電耦合：發(fā)光二極管電壓降：1.5V；要求：選取Ri。隔離放大器(模擬光電耦合)：注意：輸入Ii取值:1~2mA、輸入端靜態(tài)電流RL的選取一般為:Ic=1mA左右。圖3-21單級光電耦合圖3-18互補方式光電耦全電路A1B返饋用RF表示：忽略電容C的作用：電磁耦合：理想變壓器：

變壓器頻率特性：

頻率越低越大鐵芯(或磁芯)容易飽和，頻率越高損耗越大。

一般采用調(diào)制載波傳輸。

第三節(jié)生理放大器濾波器電路設(shè)計在生物醫(yī)學(xué)測量中存在著各類干擾和噪聲，信號濾波是消除干擾和噪聲的最主要方法。在生物醫(yī)學(xué)信號的提取、處理過程中，濾波器和放大器一樣占有十分重要的地位。濾波器分為有源濾波器和無源濾波器。在生物醫(yī)學(xué)信號處理中，濾波電路最常采用由集成運算放大器和RC網(wǎng)絡(luò)組成的有源濾波器。它的功能是允許指定頻段的信號通過，而將其余頻段的信號加以抑制或使其急劇衰減。有源帶阻濾波器的設(shè)計有源濾波器的設(shè)計方法生物醫(yī)學(xué)信號測量中，工頻干擾常采用陷波器。帶阻濾波器(又稱陷波器)，用于濾除通帶中某一頻段的頻率成分，通常用B表示阻帶寬度，用Q表示品質(zhì)因素，分別用來表征帶阻濾波器的頻率或選頻特性。B越小表示阻帶越窄，即陷波器對阻帶外的信號衰減越??；Q越高，頻率的選擇性越好，但是Q值太高，濾波器的性能不穩(wěn)定。圖3-25雙T型有源陷波器雙T有源陷波器雙T有源陷波器的帶阻特性主要取決于兩支路的R、C對稱程度，它決定雙T陷波器的陷波點所能衰減到的最低限度。只有保持R、R和R/2之間以及C、C和2C之間的嚴(yán)格對稱關(guān)系，才能使陷波點頻率f0處的信號相互抵消，衰減到零。圖3