生物医学常用放大器精品PPT课件
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第3章生物医学常用放大器ppt课件-PPT课件
第三章 生物医学常用放大器
判定方法：
在直流通路中，如果有反馈存在，则为直流反馈。 在交流通路中，如果有反馈存在，则为交流反馈。 如果在直、交流通路中，反馈回路都存在，即为 交、直流反馈。 电路特点:(1)反馈网络中串接隔直电容，可以隔断 直流，反馈只对交流起作用。
(2)如果在起反馈作用电阻两端并联旁路
X d 净输入信号 X f 反馈信号
Xo
A F
输出信号 无反馈时的放大倍数 反馈网络的反馈系数
（1）由基本放大电路和反馈网络两部分组成。 （2）反馈信号与输入信号在放大器的输入端叠加。
X X X （3）基本放大器的净输入信号 d i f
第三章 生物医学常用放大器
（二）反馈的类型及其判定方法
第三章 生物医学常用放大器
（一）电压串联负反馈 电路如图所示（射随器） 反馈类型分析如下： Re 介于输入输出回路 之间，有反馈存在。 反馈电压 uf= uo ， 反馈量 与 输出电压有关，为电压 反馈。
C1 + + ui
–
Rb + ud
–
+UCC + C2 + uf
–
Re
+ RL uo
–
从输入端来看：ud = ui –uf，以电压形式相加减， 故为串联反馈。
1.正反馈和负反馈 正反馈：反馈使净输入信号增加，使输出量增大。 负反馈：反馈使净输入信号减小，使输出量减小。 判定方法：采用瞬时极性法. （1）在放大器的输入端，假定输入信号电压ui处于某 一瞬时极性。如用“＋”号。 （2）按照电压信号传输方向，根据放大器基-射同 相，基-集反相原则，判断反馈信号uf瞬时极性。 （3）如果反馈信号的瞬时极性使净输入减小，则为 负反馈；反之为正反馈。
生物电放大器PPT课件
2021/7/15
温州医学院
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粘合剂 绝缘膜
导电硅胶电极
外壳
电极板
电极线
干电极：
通过人体与金属电极板的电 容耦合检测生物电信号
2021/7/15
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2.1.2 生物电放大器的基本要求与特点
• 生物电放大器基本要求(P10)
• 生物电放大器技术特点：
2V，C由( Z于1ZZin1Z2,Z)
2
的
不
同
形
成
差
模
干
扰
电压：
•
Vout
放大器
总
输Gd出Vd（差CG模Md信VRcR号、G共dV模c
( Z1 Z2 ) 干扰Z、in 差模干扰
）
：
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第34页/共56页
• id共模干扰的消除 • 增加CMRR • 增加输入阻抗Zin • 减少电极阻抗Z1、Z2： • 皮肤电阻的处理：磨去角质层，清洁油脂、毛发 • 使用导电膏：以矿物油、合成脂类油、硅油作基础油，加入导电、抗 氧、抗腐、抑弧等特殊添加剂，经研磨、分散、改性精制而成的软状 膏体。 • 使用同牌号、规格的电极和引线，Z1≈Z2
内部电压噪声 内部电流噪声 引入热噪声
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29
第29页/共56页
• 噪声抑制
• 降低生物体接触阻抗和引入导线阻抗
• 选用低噪声元器件和放大器
• 限制带宽
• •
高通滤波器RL和CL组成
低通滤波器fRH和fHCH组f成L
1
2 RHCH
1
2 RLCL
• 带宽公式：
第三章 生物医学常用放大器
差模电压放大倍数：
uo uo AC = = ui1 - ui 2 2ui1
(很大，>1)
共模抑制比(CMRR)的定义
( 课本P72 )
CMRR — Common Mode Rejection Ratio KCMRR =
Ad Ac
(分贝)
Ad KCMRR (dB) = 20 log Ac
例: Ad=-200 Ac=0.1
RL
uo
输出电阻越小，输出电压越稳定，反之亦然。
4. 电流负反馈使电路的输出电阻增加：
理解：电流负反馈目的是阻止io的变化，稳定 输出电流。 放大电路空载时可等 效为右图框中电流源 （内阻大）：
io iso ro RL
输出电阻越大，输出电流越稳定，反之亦然。
电压反馈能稳定输出电压, 电流反馈能稳定电流
四、对通频带的影响
( 课本P67 )
引入负反馈使电路的通频带宽度增加——展宽频带：
B f = (1 Ao F ) Bo
A Ao AF Bo BF f
集成运放中负反馈的形式：
Rf
uu
uo
§3.3 直流放大器 多级放大电路
1. 多级放大电路框图
2. 多级放大电路组成原理
许多放大器都是由多级放大电路组成的，各级放大电 路对微弱信号进行接续放大，从而获得必要的电压幅数或 足够的功率。
1. 高放大倍数
前提是避免出现波形失真，所以需要采用负反馈以 提高稳定性。 2. 高输入阻抗 由于生物信号是高内阻的微弱电信号，所以生物医 学放大器的输入级必须有很高的输入阻抗，以防止生 物电信号的衰减和失真。
3. 高共模抑制比
以抑制干扰信号。
生物医学放大器的基本要求：
uo uo AC = = ui1 - ui 2 2ui1
(很大，>1)
共模抑制比(CMRR)的定义
( 课本P72 )
CMRR — Common Mode Rejection Ratio KCMRR =
Ad Ac
(分贝)
Ad KCMRR (dB) = 20 log Ac
例: Ad=-200 Ac=0.1
RL
uo
输出电阻越小，输出电压越稳定，反之亦然。
4. 电流负反馈使电路的输出电阻增加：
理解：电流负反馈目的是阻止io的变化，稳定 输出电流。 放大电路空载时可等 效为右图框中电流源 （内阻大）：
io iso ro RL
输出电阻越大，输出电流越稳定，反之亦然。
电压反馈能稳定输出电压, 电流反馈能稳定电流
四、对通频带的影响
( 课本P67 )
引入负反馈使电路的通频带宽度增加——展宽频带：
B f = (1 Ao F ) Bo
A Ao AF Bo BF f
集成运放中负反馈的形式：
Rf
uu
uo
§3.3 直流放大器 多级放大电路
1. 多级放大电路框图
2. 多级放大电路组成原理
许多放大器都是由多级放大电路组成的，各级放大电 路对微弱信号进行接续放大，从而获得必要的电压幅数或 足够的功率。
1. 高放大倍数
前提是避免出现波形失真，所以需要采用负反馈以 提高稳定性。 2. 高输入阻抗 由于生物信号是高内阻的微弱电信号，所以生物医 学放大器的输入级必须有很高的输入阻抗，以防止生 物电信号的衰减和失真。
3. 高共模抑制比
以抑制干扰信号。
生物医学放大器的基本要求：
第三章生物医学常用放大器
要求：波形不 失真，减少压 降损失。
性能分析
1. 静态: Q点同单级。 2. 动态性能:
关键:考虑级间影响。R1
1M
R2 RC2 C2 82k 10k
+UCC (+24V)
方法:
ri2 = RL1
Uo1 Ui2
C1
U i
U o1
T1
RE1 27k
T2 C3
U i 2
R3 RE2
RL 10k
的只频允带许范较围窄的信频号率通范过围—的—信宽号带通滤过波，。称为窄带 滤波。此时的电路可称为选频电路。 低阻通、最滤电对简波容于单器和数的共电兆低同感赫频组组兹（合合以低而起上Q成来的值，才高）其能频滤允组信波许成号器通高，可过频只由的窄有高频带用通带电和由fL 和（f高H决Q定值。）滤波器，对于低频生物医学信号只 有电阻、电容和放大器结合起来，才能组成低 频窄带（高Q值）的滤波器。
常用滤波电路
按带通带阻在频谱 中的相对位置分
按信号性质分
按阶数分
低通滤波器 高通滤波器 带通滤波器 带阻滤波器
模拟滤波器
数字滤波器 一阶，二阶 … 高阶
低通滤波器 对低频信号几乎无衰减地传输， 但阻止高频信号通过
R Ui
Uo C
Tf
1 0.707
上限 频率
0
f fH
低通滤波器有多种结构，最简单的是由电容 C构成，结构稍复杂的是C型、L型、π型、T型 低通滤波器。
二、生物医学信号的频谱
A. 正弦信号
v(t) Vm sin(0t )
2
T
0
0 2f
Vm
O Vm
T
=
医学：生物医学常用放大器
分类
生物医学放大器根据其用途和性 能特点，可分为前置放大器和功 率放大器。
工作原理与特点
工作原理
生物医学放大器通过差分放大、滤波 和多级放大等电路设计，将微弱的生 理信号（如心电、肌电、脑电等）进 行选择性放大，以提取有用的信息。
特点
高灵敏度、低噪声、低失真、抗干扰 能力强等。
应用领域
心电监测
用于心电图（ECG）的 测量和诊断，监测心脏
软件设计
数据采集与处理
编写软件程序，实现对生 物医学信号的实时采集、 预处理和后处理。
用户界面
设计友好的用户界面，方 便用户对生物医学放大器 进行参数设置、控制和监 测。
数据存储与传输
实现数据的本地存储和远 程传输，以便于后续的数 据分析和处理。
性能测试与优化
测试指标
确定性能测试的指标，如信号放大倍数、噪声抑制比、 动态范围等。
动态范围与线性度
在保证线性度的前提下，提高放大器的动态范 围。
温度稳定性
通过优化器件和电路设计，减小温度对放大器性能的影响。
应用领域的拓展与交叉学科融合
生物医学工程
将生物医学放大器应用于生理信号监测、生 物电信号处理等领域。
神经科学
应用于脑电信号、神经元电信号的记录和分 析。
临床诊断与治疗
用于医学影像、无创检测、有创治疗等领域。
测试方法
设计合理的测试方法，以准确评估生物医学放大器的 性能。
优化策略
根据测试结果，分析放大器的性能瓶颈，并制定相应 的优化策略。
04 生物医学放大器的应用案 例
生理信号放大
总结词
生理信号放大器用于采集和放大微弱的 生理信号，如心电、脑电、肌电等。
VS
生物医学放大器根据其用途和性 能特点，可分为前置放大器和功 率放大器。
工作原理与特点
工作原理
生物医学放大器通过差分放大、滤波 和多级放大等电路设计，将微弱的生 理信号（如心电、肌电、脑电等）进 行选择性放大，以提取有用的信息。
特点
高灵敏度、低噪声、低失真、抗干扰 能力强等。
应用领域
心电监测
用于心电图（ECG）的 测量和诊断，监测心脏
软件设计
数据采集与处理
编写软件程序，实现对生 物医学信号的实时采集、 预处理和后处理。
用户界面
设计友好的用户界面，方 便用户对生物医学放大器 进行参数设置、控制和监 测。
数据存储与传输
实现数据的本地存储和远 程传输，以便于后续的数 据分析和处理。
性能测试与优化
测试指标
确定性能测试的指标，如信号放大倍数、噪声抑制比、 动态范围等。
动态范围与线性度
在保证线性度的前提下，提高放大器的动态范 围。
温度稳定性
通过优化器件和电路设计，减小温度对放大器性能的影响。
应用领域的拓展与交叉学科融合
生物医学工程
将生物医学放大器应用于生理信号监测、生 物电信号处理等领域。
神经科学
应用于脑电信号、神经元电信号的记录和分 析。
临床诊断与治疗
用于医学影像、无创检测、有创治疗等领域。
测试方法
设计合理的测试方法，以准确评估生物医学放大器的 性能。
优化策略
根据测试结果，分析放大器的性能瓶颈，并制定相应 的优化策略。
04 生物医学放大器的应用案 例
生理信号放大
总结词
生理信号放大器用于采集和放大微弱的 生理信号，如心电、脑电、肌电等。
VS
第3章 生物医学常用放大器 第1-2节 负反馈
级。如脑电信号在几微伏到几百微伏变化，肌电信号在几微 伏到几千微伏变化。
（3）噪声强
二、生物医学放大器的基本要求
基本要求：由于生物医学信号频率较低且频带较 宽、阻抗较高且幅度较低和信噪比较小的特点， 选用放大器有如下要求：
1.高放大倍数
2.高输入阻抗
4.低噪声
5.低漂移
3.高共模抑制比
6.合适的频带
如输入信号Xi与反馈信号Xf在输 入回路的相同端点，则为并联反 馈。
3. 四种类型的反馈组态 （1）类型
输入端：反馈信号在输入端联接分为串联和并联 两种方式。
输出端：反馈信号在输出端分为取电压和电流两 种方式。 （2）四种反馈组态：
电压串联 电压并联 电流并联
电流串联
反馈的判断
放大电路中反馈的分析内容：
Rif (1 AF ) Ri
串联负反馈增大输入电阻
引入并联负反馈时
Ri Ui I i' Ui U U ' i ' i ' I i I i I f I i AFIi
Rif
Ri Rif 1 AF
并联负反馈减小输入电阻。
在(1 AF ) 时
' 引入串联负反馈Rif (或Rif ) ，
图示电路有无引入反馈？ 是直流反馈还是交流反馈？ 是正反馈还是负反馈？ 若为交流负反馈，其组态为哪种？
**各种反馈的综合判断 一. 有无反馈的判断 “找联系”：找输出回路与输入回路的联系，若有 则有反馈，否则无反馈。
无反馈
负反馈
二. 直流反馈和交流反馈的判断
“看通路”，即看反馈是存在于直流通路还是交流通路。 电路中所有电容对交流信号均可视为短路。
2.减小非线性失真
（3）噪声强
二、生物医学放大器的基本要求
基本要求：由于生物医学信号频率较低且频带较 宽、阻抗较高且幅度较低和信噪比较小的特点， 选用放大器有如下要求：
1.高放大倍数
2.高输入阻抗
4.低噪声
5.低漂移
3.高共模抑制比
6.合适的频带
如输入信号Xi与反馈信号Xf在输 入回路的相同端点，则为并联反 馈。
3. 四种类型的反馈组态 （1）类型
输入端：反馈信号在输入端联接分为串联和并联 两种方式。
输出端：反馈信号在输出端分为取电压和电流两 种方式。 （2）四种反馈组态：
电压串联 电压并联 电流并联
电流串联
反馈的判断
放大电路中反馈的分析内容：
Rif (1 AF ) Ri
串联负反馈增大输入电阻
引入并联负反馈时
Ri Ui I i' Ui U U ' i ' i ' I i I i I f I i AFIi
Rif
Ri Rif 1 AF
并联负反馈减小输入电阻。
在(1 AF ) 时
' 引入串联负反馈Rif (或Rif ) ，
图示电路有无引入反馈？ 是直流反馈还是交流反馈？ 是正反馈还是负反馈？ 若为交流负反馈，其组态为哪种？
**各种反馈的综合判断 一. 有无反馈的判断 “找联系”：找输出回路与输入回路的联系，若有 则有反馈，否则无反馈。
无反馈
负反馈
二. 直流反馈和交流反馈的判断
“看通路”，即看反馈是存在于直流通路还是交流通路。 电路中所有电容对交流信号均可视为短路。
2.减小非线性失真
第三章 生物医学常用放大器(36)
第三章生物医学常用放大器§3-1 生物电信号的特点及其放大器携带生物信息的信号称为生物信号。
生物电信号有如下特点：1.生物电信号的频带主要是在低频和超低频范围内（表3-1），这类信号很难通过阻容耦合放大器，适合于放大、处理这种信号的放大器是直流放大器。
（本章将重点介绍的内容之一）2.生物电信号的幅度通常较低，只有毫伏级甚至微伏级;因此，放大器的前级必须选用高质量的电阻、电容和低噪声的场效应管，并且放大器的放大倍数较高。
为了使放大器的放大倍数稳定、均匀，通常采用负反馈放大器。
（本章将重点介绍的内容之一）3.生物体的阻抗很高，生物电信号放大器的前级必须具有很高的输入阻抗。
但高输入阻抗容易引入外界干扰，特别是50Hz 市电的干扰。
因此，为提高放大器的输入信噪比，常常在放大器中加入滤波器。
4.生物电信号的信噪比较低。
总之，为了适应生物电信号“频率低且频带较宽、阻抗较高且幅度较低以及信噪比较低”的特点，必须选用低频率、高输入阻抗及放大倍数较高且稳定的放大器。
§3-2 负反馈放大器一、反馈的基本概念1.反馈的定义反馈就是把一个系统的输出信号（或系统操作的结果）通过一定的环节，送回到输入端的过程。
在电子技术中反馈一般是通过跨接在输入端与输出端之间的性能比较稳定的线性元件来完成的。
2.反馈放大器的组成a.反馈放大器可分为两大块——基本放大电路（A ）和反馈网络（F ），如图3-1所示。
在反馈放大器中，反馈就是将放大器的输出电压（或输出电流）的一部分（或全部）送回到输入端、与输入信号叠加后再送入放大器中。
b.图中的i X为输入信号、o X 为输出信号、f X为反馈信号、d X 为净输入信号;d o X XA =为基本放大电路的放大倍数（又叫放大器的开环放大倍数），A f i o X X =为反馈放大器的放大倍数（又叫闭环放大倍数）;F 为反馈系数，等于反馈信号与输出信号之比，o f X XF =. 二、负反馈的基本类型1.反馈的分类从不同的角度可将反馈分为：正反馈与负反馈，电压反馈与电流反馈，串联反馈与并联反馈，直流反馈与交流反馈等。
生物医学电子设备学第2章ppt课件
◎放大器噪声(外界干扰)：放大器的低噪声主要取决于前置级， 当前置级的噪声系数较小时可以获得良好的低噪声性能。 所以前置级的低噪声设计是放大器设计的主要任务，还可以采用
严格的装配工艺对前置级电路加以特殊保护(例如保护电阻)。
ppt课件 13
三、低噪声、低漂移
零点漂移可描述为：指当放大电路输入信号为零（即没有交流电输 入）时，由于受温度变化，电源电压不稳等因素的影响，使静态工作点 发生变化，并被逐级放大和传输，导致电路输出端电压偏离原固定值而
≤8μV
≥80dB 2~10k
ppt课件
8
二、高共模抑制比
生物电放大器的输入阻抗不平衡（放大电路不完全对称）
时，共模信号会转为差模信号。为了说明差分放大电路抑制共
模信号的能力，常用共模抑制比作为一项技术指标来衡量，其
定义为放大器对差模信号的电压放大倍数Ad与对共模信号的电
压放大倍数Ac之比，称为共模抑制比（一般用简写CMRR来表
ppt课件 12
三、低噪声、低漂移
例如高阻抗源本身带来相当可观的热噪声，使得输入信号质量很 差。所以为了获得高信噪比的输出信号对放大器的低噪声设计有 严格要求。
F = F 1 F F 3 1 2 1 + +...... A A p1 p1 A p2
生物电信号幅度很低（微伏、毫伏）时，引入噪声是不可避免的，
U 0c R R R 则放大器共模增益为 Ac1 = = （ 1 F ） 3 F（各电阻误差为 1 F 2 3均远小于 1 ） U ic R1 R2 R3 R1
1 F 2 3
R1 1 RF
(若各电阻误差 1 F 2 3 相等为 )
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一、生物医学信号的特点
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一、生物医学信号的特点
1、频带范围 DC--- 几KHZ
频率低频带宽
直流放大器 （放大低频信号）
8
一、生物医学信号的特点
2、信号弱（幅度低） μV—mV
高放大倍数、低噪声
3、内阻大
输入级高输入阻抗 MΩ级
4、信噪比低
噪声（干扰）来源：生物体内部、空间电磁干扰、放
大器、电源。
2
基本内容：
1、生物医学信号的特点及其频谱 2、负反馈放大器 3、直流放大器 4、功率放大器
3
第一节 生物医学信号的特点及频谱
生物信号：携带生物信息的信号。
生物电信号：是由于人体内各种神经细胞自发地或在各 种刺激下产生和传递的电脉冲，肌肉在进行机械活动时 也伴有电活动所产生的信号，如心电、脑电、肌电等。
＋
RE
ube=ui-uf
在输入回路中， Re上的反馈电压与加 在三极管基极上的输 入信号电压是串联关 系，相加的结果是基 极上输入电压的变化 量相应减少，所以是 负反馈。
22
3.电压并联负反馈
+UCC
if
＋
RF
ui Rs C1 A ib
Rc
-
C2
ic
RE
ii＝ if + ib
if 与ii 是并联关系
23
4.电流并联负反馈
24
三、负反馈对放大器性能的影响
1.降低放大倍数
+
ui –
u’i 基本放大
电路A
uo
uf 反馈回电
.
路F
A
Xo
.
——开环放大倍数
Xd
.
F
X
.
f
——反馈系数
Xo
.
.
.
Xd Xi X f
——净输入信号
25
.
Af
Xo
.
——闭环放大倍数
Xi
.
Af
.
Xo
.
XdX f
（3）是串联反馈还是并联反馈
输入端: xi、xi′、xf 在一个回路, 串联反馈
电压串联负反馈 （4）稳定uo过程
设 ui 不变 uo↑ uo↑→uRe↑→ube↓= ui- uRe → ib↓→ ic↓ uo (↓)
21
2. 电流串联负反馈Fra bibliotek+UCC
RB1
C1 ＋
ui
RB2
ube uf
RC C2
归纳起来，负反馈共有四种方式，即电压串联负反 馈、电流串联负反馈、电压并联负反馈、电流并联负反 馈。
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1、电压串联负反馈
+UCC
RB1
C1 ＋
ui
ube
RB2
uf
C2
＋
RE
在输入回路中， Re上的反馈电压与 加在三极管基极上 的输入信号电压是 串联关系，相加的 结果是基极上输入 电压的变化量相应 减少，所以是负反 馈。
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+EC
(1) 有无反馈 反馈元件: Re
C1 Rb
C2
xf = uRe= uo
ui
Re uo
RL
xf =uo 电压反馈(全反馈)
(2) 是何种反馈 xi′= xi-xf
方法：瞬时极性法
假定某一时刻xi 的极性，找出xf的极性, xi′= xi-xf 负反馈 xi′= ube xi= ui xf= uRe 设 ui 上+ →ib上+ →uRe 上+ ， ube= ui- uRe 是负反馈20
负反馈的作用：稳定静态工作点；稳定放大倍数；提 高输入电阻；降低输出电阻；扩展通频带。 13
二、负反馈的基本类型 （一）电压反馈和电流反馈
根据反馈所采样的信号不同，可以分为电压 反馈和电流反馈。
1、电压反馈：反馈信号取自输出电压信号。
判断：设输出电压为零（输出端短路），反馈信号也为零。
2、电流反馈：反馈信号取自输出电流信号。
第三章 生物医学常用放大器
机体参数
显示 变换器 电子技术处理
一般诊断装置的原理框图
记录
1
从人体获得的生物医学信号，再经过滤波、放 大、显示等一系列处理过程，才能为医学研究和临 床诊断提供可靠的客观依据。
本章在前面放大电路基本原理的基础上，首先 介绍生物电信号特点、频谱及常用的几种滤波电路， 然后重点讨论负反馈放大器、直流放大器的工作原 理及特点，最后简述功率放大器。
9
二、生物医学放大器的基本要求
1、高放大倍数 2、高输入阻抗 3、高共模抑制比 4、低噪声 5、低漂移 6、适当的频响
10
第三章 生物医学常用放大器
第二节 负反馈放大器
11
一、反馈的概念
凡是将放大电路输出端的信号（电压或电流） 的一部分或全部引回到输入端，与输入信号迭加， 就称为反馈。
若引回的信号削弱了输入信号，就称为负反馈。 若引回的信号增强了输入信号，就称为正反馈。
这里所说的信号一般是指交流信号，所以 判断正负反馈，就要判断反馈信号与输入信号 的相位关系，同相是正反馈，反相是负反馈。
12
反馈框图：
实际被放大信号
输入Xi
叠加 Xd
±
放大器A
反馈
信号 反馈网络F Xf
开环 输出Xo
闭环
取+ 加强输入信号 正反馈 用于振荡器
取 - 削弱输入信号 负反馈 用于放大器
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（四）四种形式的负反馈放大电路
关于负反馈的方式来看：当反馈信号取自输出电压 的时，称电压负反馈；当反馈信号取自输出电流时，称 电流负反馈。
从反馈信号与输入信号的连接方式来看：当反馈信号 与输入信号是串联在一起控制输入信号电压大小的，称 为串联负反馈；与输入信号是并联在一起控制输入信号 电流大小的，称为并联负反馈。
判断：设输出电压为零（输出端短路），反馈信号不为零。
14
（二）串联反馈和并联反馈 根据反馈信号在输入端与输入信号比较形式的不
同，可以分为串联反馈和并联反馈。
1、串联反馈：反馈信号与输入信号串联（反馈电压信号与
输入信号电压比较）
ui
ube uf
ube=ui-uf
串联反馈使电路的 输入电阻增大。
15
2、并联反馈：反馈信号与输入信号并联，(即反馈信号电
非生物电信号：是由于人体各种非电活动产生的信号， 如心音、血压波、呼吸、体温等。
4
医学中还常通过在人体上施加一些物理因素的 方法来获得生物信号，如各种阻抗图，它以数十 千赫交流电通过人体的一定部位，获得阻抗或导 纳变化的波形图；又如超声波诊断仪器，它向人 体发射脉冲式的超声波，通过回波方式获得的生 物信号。另外还有通过在体外检测人体样品的仪 器、生理参数遥测仪器和放射性探测仪器等获取 的生物信号。——辅助产生
流与输入信号电流比较。)
if i
ib
ib=i-if
并联反馈使电路的 输入电阻减小。
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（三）正、负反馈的判断
采用瞬时极性法判断，具体步骤为：事先 假定放大器的输入端对地加一个正的输入信号， 然后按照放大器的组态逐极判断出各个相关点的 极性，直至输出信号的极性，然后判断反馈信号 的极性，确定是正反馈还是负反馈。
一、生物医学信号的特点
6
7
一、生物医学信号的特点
1、频带范围 DC--- 几KHZ
频率低频带宽
直流放大器 （放大低频信号）
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一、生物医学信号的特点
2、信号弱（幅度低） μV—mV
高放大倍数、低噪声
3、内阻大
输入级高输入阻抗 MΩ级
4、信噪比低
噪声（干扰）来源：生物体内部、空间电磁干扰、放
大器、电源。
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基本内容：
1、生物医学信号的特点及其频谱 2、负反馈放大器 3、直流放大器 4、功率放大器
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第一节 生物医学信号的特点及频谱
生物信号：携带生物信息的信号。
生物电信号：是由于人体内各种神经细胞自发地或在各 种刺激下产生和传递的电脉冲，肌肉在进行机械活动时 也伴有电活动所产生的信号，如心电、脑电、肌电等。
＋
RE
ube=ui-uf
在输入回路中， Re上的反馈电压与加 在三极管基极上的输 入信号电压是串联关 系，相加的结果是基 极上输入电压的变化 量相应减少，所以是 负反馈。
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3.电压并联负反馈
+UCC
if
＋
RF
ui Rs C1 A ib
Rc
-
C2
ic
RE
ii＝ if + ib
if 与ii 是并联关系
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4.电流并联负反馈
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三、负反馈对放大器性能的影响
1.降低放大倍数
+
ui –
u’i 基本放大
电路A
uo
uf 反馈回电
.
路F
A
Xo
.
——开环放大倍数
Xd
.
F
X
.
f
——反馈系数
Xo
.
.
.
Xd Xi X f
——净输入信号
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.
Af
Xo
.
——闭环放大倍数
Xi
.
Af
.
Xo
.
XdX f
（3）是串联反馈还是并联反馈
输入端: xi、xi′、xf 在一个回路, 串联反馈
电压串联负反馈 （4）稳定uo过程
设 ui 不变 uo↑ uo↑→uRe↑→ube↓= ui- uRe → ib↓→ ic↓ uo (↓)
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2. 电流串联负反馈Fra bibliotek+UCC
RB1
C1 ＋
ui
RB2
ube uf
RC C2
归纳起来，负反馈共有四种方式，即电压串联负反 馈、电流串联负反馈、电压并联负反馈、电流并联负反 馈。
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1、电压串联负反馈
+UCC
RB1
C1 ＋
ui
ube
RB2
uf
C2
＋
RE
在输入回路中， Re上的反馈电压与 加在三极管基极上 的输入信号电压是 串联关系，相加的 结果是基极上输入 电压的变化量相应 减少，所以是负反 馈。
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+EC
(1) 有无反馈 反馈元件: Re
C1 Rb
C2
xf = uRe= uo
ui
Re uo
RL
xf =uo 电压反馈(全反馈)
(2) 是何种反馈 xi′= xi-xf
方法：瞬时极性法
假定某一时刻xi 的极性，找出xf的极性, xi′= xi-xf 负反馈 xi′= ube xi= ui xf= uRe 设 ui 上+ →ib上+ →uRe 上+ ， ube= ui- uRe 是负反馈20
负反馈的作用：稳定静态工作点；稳定放大倍数；提 高输入电阻；降低输出电阻；扩展通频带。 13
二、负反馈的基本类型 （一）电压反馈和电流反馈
根据反馈所采样的信号不同，可以分为电压 反馈和电流反馈。
1、电压反馈：反馈信号取自输出电压信号。
判断：设输出电压为零（输出端短路），反馈信号也为零。
2、电流反馈：反馈信号取自输出电流信号。
第三章 生物医学常用放大器
机体参数
显示 变换器 电子技术处理
一般诊断装置的原理框图
记录
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从人体获得的生物医学信号，再经过滤波、放 大、显示等一系列处理过程，才能为医学研究和临 床诊断提供可靠的客观依据。
本章在前面放大电路基本原理的基础上，首先 介绍生物电信号特点、频谱及常用的几种滤波电路， 然后重点讨论负反馈放大器、直流放大器的工作原 理及特点，最后简述功率放大器。
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二、生物医学放大器的基本要求
1、高放大倍数 2、高输入阻抗 3、高共模抑制比 4、低噪声 5、低漂移 6、适当的频响
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第三章 生物医学常用放大器
第二节 负反馈放大器
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一、反馈的概念
凡是将放大电路输出端的信号（电压或电流） 的一部分或全部引回到输入端，与输入信号迭加， 就称为反馈。
若引回的信号削弱了输入信号，就称为负反馈。 若引回的信号增强了输入信号，就称为正反馈。
这里所说的信号一般是指交流信号，所以 判断正负反馈，就要判断反馈信号与输入信号 的相位关系，同相是正反馈，反相是负反馈。
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反馈框图：
实际被放大信号
输入Xi
叠加 Xd
±
放大器A
反馈
信号 反馈网络F Xf
开环 输出Xo
闭环
取+ 加强输入信号 正反馈 用于振荡器
取 - 削弱输入信号 负反馈 用于放大器
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（四）四种形式的负反馈放大电路
关于负反馈的方式来看：当反馈信号取自输出电压 的时，称电压负反馈；当反馈信号取自输出电流时，称 电流负反馈。
从反馈信号与输入信号的连接方式来看：当反馈信号 与输入信号是串联在一起控制输入信号电压大小的，称 为串联负反馈；与输入信号是并联在一起控制输入信号 电流大小的，称为并联负反馈。
判断：设输出电压为零（输出端短路），反馈信号不为零。
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（二）串联反馈和并联反馈 根据反馈信号在输入端与输入信号比较形式的不
同，可以分为串联反馈和并联反馈。
1、串联反馈：反馈信号与输入信号串联（反馈电压信号与
输入信号电压比较）
ui
ube uf
ube=ui-uf
串联反馈使电路的 输入电阻增大。
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2、并联反馈：反馈信号与输入信号并联，(即反馈信号电
非生物电信号：是由于人体各种非电活动产生的信号， 如心音、血压波、呼吸、体温等。
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医学中还常通过在人体上施加一些物理因素的 方法来获得生物信号，如各种阻抗图，它以数十 千赫交流电通过人体的一定部位，获得阻抗或导 纳变化的波形图；又如超声波诊断仪器，它向人 体发射脉冲式的超声波，通过回波方式获得的生 物信号。另外还有通过在体外检测人体样品的仪 器、生理参数遥测仪器和放射性探测仪器等获取 的生物信号。——辅助产生
流与输入信号电流比较。)
if i
ib
ib=i-if
并联反馈使电路的 输入电阻减小。
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（三）正、负反馈的判断
采用瞬时极性法判断，具体步骤为：事先 假定放大器的输入端对地加一个正的输入信号， 然后按照放大器的组态逐极判断出各个相关点的 极性，直至输出信号的极性，然后判断反馈信号 的极性，确定是正反馈还是负反馈。