生物医学常用放大器
生物电放大器—心电图(ECG)前置放大器
昆明理工大学信息工程与自动化学院学生实验报告(2016 —2017 学年第一学期)课程名称:生物医学电子学开课实验室:信自111 实验日期:2016.12.28一、实验目的1、掌握三运算放大器组成差动放大器的原理;2、掌握元器件参数变化对放大器性能指标的影响;3、加深对生物电信号和生物电放大器的理解。
二、实验原理三运算放大器组成差动放大器具有高共模抑制比、高输入阻抗和可变增益等一系列优点,它是目前最典型的生理参数测量用的前置放大器,且已在各类生物医学仪器中获得广泛应用。
图2-1 心电图(ECG)前置放大器原理图如图2-1所示,是典型的三运算放大器组成的差动放大器,根据A1、A2、A3的理想特性,R5、R6、R7中的电流相等,得到622721511R U U R U U R U U o i i i i o -=-=- 从而导出(R6=R5))()(217511i i i o U U R R U U -=- )()(2175022i i i U U R R U U -=- 以上二式相加得))(21()(217521i i o o U U R R U U -+=- 由于)(21810o o o U U R R U --= 则其差模增益为)21(7581012R R R R U U U A i i o d +=-= 只要调节R7,就可改变三运算放大器的增益,而不影响整个电路的对称性。
三、实验内容及步骤1、用EWB 软件按图2-1三电极心电前置放大器电路图接线、设置各元器件参数、创建电路,接入示波器、,并保存电路。
2、激活仿真电路,用示波器、万用表,观察波形、读取实验数据,并记录于表2-1中。
模拟输入 输出示波器(波形) 万 用 表 交流档 直流档正弦波100μV/50H z2.2954mV 1.7997mV0V0 1.7998mV矩形波0.1mV/50H/90%0.6985mV0.2584mV 3模拟输入输出放大倍数放大倍数计算值正弦波100μV/50Hz2.2954mV22.95234;改变R11的数值使其零点漂移最小、记录下R11的数值;将三只运算放大器改设为理想运算放大器,记录有关数据、填入表2-3。
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。
微安电流放大电路
微安电流放大电路
微安电流放大电路是一种常见的电路设计,它用于放大微弱电流信号,使其变得更加明显和可读。
该电路主要由放大器、反馈电阻和输入信号电阻组成。
其中,放大器是整个电路的核心,其作用是将微弱的电流放大到足够的电平以便进行后续处理。
在微安电流放大电路中,反馈电阻会将放大后的信号反馈回放大器中,以控制电路的整体增益和稳定性,从而实现精确的微安电流放大。
而输入信号电阻则是为了保护放大器,可使用LDO、运放等元件进行调节,以便更好地控制电路的负载。
微安电流放大电路广泛应用于各种领域,如生物医学、通信、气象、环境监测等方面。
其中,生物医学领域中,微安电流放大电路被用于测量微弱的生物电信号,如脑电波、心电图等,从而帮助医生准确地诊断病情,进行治疗。
而在通信领域中,微安电流放大电路作为前级放大器,用于接收微弱的信号,提高通信质量和传输距离。
总之,微安电流放大电路作为一种重要的电路设计,在各种应用场景中均有广泛使用,为各行各业提供了精确的微弱电流放大和信号增益支持。
第三生物医学常用放大器演示文稿
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f0
fHfL21RCQ
fHfL fHfL
中间频率即陷波频率f0和Q值,经理论证 明分别由上式给出。
中间频率不受负载影响。当接上负载后, Q值一般比输出端开路时要低。另外,由于电 阻和电容总有些误差,各个电阻和电容不能 严格保持图中标示的比值(或等值),在中间频 率处的传输系数将不等于零。因而品质因数 也低于理论值。
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生物电信号的信噪比较低,这是由于生物体内 各种无规律的电活动在生物电信号中形成噪声,有 些生物电信号被其他更强的电活动所淹没,如希氏 束电图H波,只有1~10μV,比心电信号弱得多, 再有胎儿心电信号的幅度约为5μV,比母体心电 信号弱很多,使噪声电压超出生物电信号电压。 当无用信号掩盖了有用信号时,提取这些电信号 就需要借助于微弱信号检测技术。
具体电路有高通和低通滤波,带通和带 阻滤波,双T滤波和50Hz陷波等。
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一. 高通滤波
高通滤波只允许信号中高频成分顺利通过,且衰减很小,
而消除或减弱低频噪声。电压传输函数为:
Tf U U R f f
R
R2(1/C)2
RC 1(R)C 2
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一. 生物电信号的特点及其放大器
生物电信号的频带主要在低频和超低频范
围内,各种生物电中包含了频率很低的成分。在第 二章中介绍的阻容耦合多级放大器很难通过这种频 率的信号,所以本章将介绍适应这种频率特点的直 流放大器。
可见,高频脉冲的频 谱形状是由脉冲频谱决定 的,高频脉冲的频谱位置 是高频振荡频率来决定。
第二章生物医学信号放大
−
R F (1 − δ ) U R 1 (1 + δ )
iC
R 1 (1 − δ )
V OC R 1 (1 + δ )
GND
+ [1 +
R F (1 − δ R 1 (1 + δ
)]⋅ )
R 1 (1
R F (1
−δ)+
+δ
RF
) (1
+
δ
)
⋅U
iC
=
RF R1
⋅
4δ
(1 − δ ) + R F
U iC
EEG >10M <3μV >80dB 0.5~70
VEP >200M <0.7μV >100dB 0.5~3k
EMG >100M <8μV >80dB 2~10k
2.1.2 差动放大电路分析方法
1、在外电路匹配的条件下:Ad
=
RF R1
2、外电阻失配造成的CMRRR
CMRRR
=
1+ Ad
4δ
3、整个放大电路的共模抑制比CMRR
(1 +
2
R
' F
RW
)
2、第一级的共模输入: UiC
U OC
= ( U iC CMRR 2
−
U iC CMRR1
)
Ad 1
AC1
=
U OC U iC
=( 1 CMRR 2
−
1 CMRR1
)
Ad 1
CMRR12
=
Ad 1 AC1
=
CMRR1 ⋅ CMRR2 CMRR1 − CMRR2
3生物医学常用放大器详解
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
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。
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
4.电流并联负反馈
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
共模信号(common-mode input signal):两个信号的 大小相等、极性相同。(噪声和干扰信号)。
2. 电路结构
T1和T2参数相同,具有相同的温度特性和静态工 作点,电路具有对称的结构。具有两个输入端和两个 输出端。成为双端输入—双端输出差分放大器。
3.抑制零漂的原理
当 ui1 = ui2 =0 时: uo= UC1 - UC2 = 0 当温度变化时:
uo= (UC1 + uC1 ) - (UC2 + uC2 ) = 0
低频电压放大器介绍
低频电压放大器介绍低频电压放大器是一种专门用于放大低频信号的电子设备。
它通常由几个关键部件组成,包括输入阻抗、放大电路、输出阻抗以及功率放大器。
低频电压放大器广泛应用于各种领域,包括音频放大、生物医学仪器、工业控制以及通信系统等。
下面将对低频电压放大器进行详细介绍。
一、输入阻抗输入阻抗是指电路对于输入信号源的电阻。
低频电压放大器的输入阻抗较高,通常在几百到几百千欧姆之间。
这是因为低频信号源的内阻相对较高,如果输入阻抗过低,会导致信号损失和失真。
因此,输入阻抗的设计是确保低频信号能够有效传输的重要因素之一二、放大电路低频电压放大器的核心组成部分是放大电路。
放大电路可以通过放大输入信号的电压幅度来提高信号的强度。
根据应用的需求,低频电压放大器可以采用不同的放大电路设计。
常见的放大电路类型包括共射极放大电路、共基极放大电路和共集极放大电路等。
这些电路在不同的工作条件下都具有一定的优势和限制。
三、输出阻抗输出阻抗是低频电压放大器对外输出时产生的电阻。
输出阻抗较低有助于提高输出信号的传输效率和保持信号的完整性。
因此,低频电压放大器通常会设计输出阻抗较低,以确保输出信号的质量和稳定性。
四、功率放大器低频电压放大器通常通过功率放大器来增加输出信号的功率。
功率放大器可以将低频信号放大到足够大的功率水平,以满足不同应用场景的需求。
常见的功率放大器包括晶体管放大器、场效应管放大器和集成放大器等。
这些功率放大器具有不同的工作特性和应用范围,可以根据具体需求来选择合适的功率放大器。
五、应用领域低频电压放大器在各个领域都有广泛的应用。
在音频放大领域,低频电压放大器常用于音响设备、录音设备以及音频信号处理中。
在生物医学仪器方面,低频电压放大器可以用于心电图、脑电图以及生物传感器等医疗设备中。
在工业控制方面,低频电压放大器可以用于物料检测、温度控制和电力系统等自动化控制设备中。
在通信系统方面,低频电压放大器可以用于信号传输和数据处理等应用中。
医学电子学基础五年制教学大纲(36学时)
《医用电子学基础》五年制教学大纲课程编号:20课程名称:《医用电子学基础》英文名称:《Medical Electronics》课程类型:学科基础课总学时: 36学时讲课学时: 36学时实验学时:0学时学分:2学分适用对象:医学影像学医用电子学基础是医学影像学专业的一门重要的专业基础课。
随着电子技术的高度发展并越来越多地引进医学领域,形成电子技术与医学的相互交叉、相互渗透。
日益增多的现代生物医学仪器,已成为医学临床诊断、治疗、检验、影像、护理、康复等不可缺少的工具和手段。
由于医用电子学基础的内容极其丰富,所涉及的学科范围相当广泛,本大纲本着从实际出发的原则,在加强基本概念、基本分析方法的基础上以分立元件为基础,突出集成电路的运用。
力求使学生通过学习后借助医学仪器说明书能理解电路原理图,正确使用仪器,充分开发仪器的功能,并为进一步学习现代医学诊疗仪器、分析仪器、检验仪器打下基础。
第二章基本放大电路目的要求:一、掌握:1、半导体二极管的单向导电性。
2、半导体三极管的放大作用,截止、放大、饱和三种状态;3、共发射级放大器静态工作点的估算法及图解分析法。
二、熟悉晶体二极管的伏安特性及主要参数、晶体三极管的输入输出特性、多级放大器、直流通路、放大器的性能指标。
三、了解晶体管的主要参数、频率特性。
学时安排: 10学时教学内容:一、基本概念或关键词:半导体、本征半导体、杂质半导体、放大倍数、输入阻抗、输出阻抗、通频带、非线性失真等。
二、主要教学内容:1、晶体二极管:(1)半导体的导电特性;(2)PN结及其单向导电性;(3)晶体二极管及其特性;(4)特殊二极管。
2、晶体三极管:(1)晶体三极管的结构;(2)晶体三极管的放大作用;(3)晶体三极管的特性曲线;(4)晶体三极管的主要参数。
3、基本放大电路:(1)放大电路的基本概念;(2)基本放大电路及其工作状态分析;(3)放大电路性能指标的计算;(4)静态工作点稳定电路;(5)多级放大电路。
生物医学中的信号检测技术
生物医学中的信号检测技术生物医学中的信号检测技术用于测量和分析生物信号,如心电图(ECG)、脑电图(EEG)、电生理信号和医学图像等。
这些信号可以揭示身体的状况和疾病的过程,从而帮助医生做出诊断和治疗决策。
本文将介绍几种生物医学信号检测技术,包括滤波、放大、采样和分类器。
滤波技术滤波技术用于去除生物信号中的噪音和干扰,以便更清晰地观察信号。
生物信号中的噪音可以来自肌肉运动、环境干扰和生物本身的随机波动。
为了去除这些干扰,需要应用滤波器。
滤波器根据频率的特点,可以将高频噪音或低频噪音滤掉,从而使信号更容易被观察。
常用的滤波器包括低通滤波器、高通滤波器和带通滤波器。
放大技术放大技术用于增加生物信号的幅度,以便更容易被观察。
生物信号常常非常微弱,例如脑电图的振幅只有几毫伏。
这样的信号很难被观察和分析。
为了解决这个问题,可以将信号放大。
放大器是一种可以将信号的幅度放大到可以被观察和分析的范围内的电路。
放大器有多个参数,包括增益、带宽和噪音等级。
不同的放大器具有不同的特点和应用,需要根据具体的需求选择。
采样技术采样技术用于将连续的生物信号转换为数字信号,以便用于计算机处理和存储。
生物信号是连续的变化,例如心跳和呼吸。
为了在计算机上分析这些信号,需要将它们转换为数字信号,即在一定的时间间隔内对其进行采样。
采样频率是指每秒采集的样本数,决定了数字信号的准确性和分辨率。
过低的采样频率会导致信号失真,而过高的采样频率会导致数据存储和计算机处理的负担过重。
因此,合理的采样频率在生物医学中非常重要。
分类器技术分类器技术用于将生物信号分类和识别,以便诊断和治疗。
生物信号中包含很多信息,例如心电图中的心跳类型、频率和持续时间,脑电图中的神经放电的类型和位置。
通过对生物信号进行分析和分类,可以诊断和治疗疾病,例如心律不齐、癫痫和帕金森病等。
分类器是一种可以对生物信号进行分类和识别的机器学习算法,它可以根据给定的样本进行训练和优化,然后对新的样本进行分类。
生物医学信号的特点及对放大器要求
第二节 常用滤波电路
根据生物医学信号特点的分析, 以及生物电信号进入放大器前还要混 入干扰的具体情况,一般在放大器等 处理装置前加有滤波器。
所谓滤波器就是一种使有用信号 顺利通过,而使无用信号被消除或衰 减的电子电路。在滤波电路中必须包 括与频率有关的元件如电容和电感。 生物医学仪器中的滤波电路,通常由 电容器和电阻器组合而成。
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•在某个适当的中间频率下, 两路输出电压幅度相等, 且位相相反,输出总电压 为零,起到了使这个中间 频率的信号被衰减的作用, 即有陷波作用。
生物医学信号的特点及对放大器要求
中间频率即陷波频率f0和Q值,经理论 证明分别上负载 后,Q值一般比输出端开路时要低。另外, 由于电阻和电容总有些误差,各个电阻和 电容不能严格保持图中标示的比值(或等值), 在中间频率处的传输系数将不等于零。因 而品质因数也低于理论值。
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生物医学信号的特点及对放大器要求
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生物医学信号的特点及对放大器要求
一. 生物电信号的特点及其放大器
生物电信号的频带主要在低频和超低 频范围内,各种生物电中包含了频率很低的成
分。在第二章中介绍的阻容耦合多级放大器很 难通过这种频率的信号,所以本章将介绍适应 这种频率特点的直流放大器。
生物医学信号的特点及 对放大器要求
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2020/11/26
生物医学信号的特点及对放大器要求
主要内容
• 第一节 生物医学信号的特点及频 谱
• 第二节 常用滤波电路 • 第三节 负反馈放大器 • 第四节 直流放大器 • 第五节 功率放大器
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生物医学信号的特点及对放大器要求
第一节 生物医学信号的特点及频谱
医学:生物医学常用放大器
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
几种常用运算放大器举例
运算放大器分类总结报告1、通用型运算放大器通用型运算放大器就是以通用为目的而设计的。
这类器件的主要特点是价格低廉、产品量大面广,其性能指标能适合于一般性使用。
例μA741(单运放)、LM358(双运放)、LM324(四运放)及以场效应管为输入级的LF356都属于此种。
它们是目前应用最为广泛的集成运算放大器。
下面就实验室里也常用的LM358来做一下介绍:LM358 内部包括有两个独立的、高增益、内部频率补偿的双运算放大器,适合于电源电压范围很宽的单电源使用,也适用于双电源工作模式,在推荐的工作条件下,电源电流与电源电压无关。
它的使用范围包括传感放大器、直流增益模块和其他所有可用单电源供电的使用运算放大器的场合。
:外观管脚图它的特点如下:·内部频率补偿·直流电压增益高(约100dB)·单位增益频带宽(约1MHz)·电源电压范围宽:单电源(3—30V)双电源(±1.5 一±15V)·低功耗电流,适合于电池供电·低输入偏流·低输入失调电压和失调电流·共模输入电压范围宽,包括接地·差模输入电压范围宽,等于电源电压范围·输出电压摆幅大(0 至Vcc-1.5V)常用性能指标:性能图表:大信号频率响应 大信号电压开环增益电压跟随器对小信号脉冲的响应常用电路: (1)、正向放大器根据虚短路,虚开路,易知:1(1)2R Vo Vi R =+ (2)、高阻抗差分放大器电路左半部分可以看作两个同向放大器,分别对e1,e2放大(a+b+1)倍,右半部分为一个差分放大器放大系数为C ,因此得到结果:0(21)(1)e C e e a b =-++(3)、迟滞比较器将输入电平与参考电平作比较,根据虚短路,虚开路有:121()()O REF IN R R V V V R +=- ,则: 112112()()inL OL REF REFinHOH REF REFR V V V V R R R V V V V R R =-++=-++2、高精度运算放大器所谓高精度运放是一类受温度影响小,即温漂小,噪声低,灵敏度高,适合微小信号放大用的运算放大器。
放大器的原理和应用
放大器的原理和应用1. 原理介绍放大器是一种电子设备,用于增大信号的幅度或功率。
它通过放大输入信号的电流、电压或功率,将其输出到接收器、扬声器或其他输出设备上。
放大器通常由一个或多个放大器组成,可以以不同的方式工作,比如电压放大器、电流放大器或功率放大器。
常见的放大器包括运放放大器、功率放大器、音频放大器和射频放大器。
它们之间的主要区别在于工作频率范围和功率级别。
不同种类的放大器利用不同的原理来实现信号放大,但它们的目标都是增强输入信号并提供更大的输出信号。
2. 放大器的应用放大器在电子系统中有广泛的应用,以下列举了一些常见的应用场景:2.1 音频放大器音频放大器用于放大音频信号,使其足够大以驱动扬声器或耳机。
它们广泛应用于家庭音响、汽车音响和公共广播系统等领域。
音频放大器通常由两个或多个级联的放大器组成,以提供所需的增益和功率输出。
2.2 射频放大器射频放大器用于放大射频信号,使其足够大以在天线和接收器之间传输。
它们常用于通信系统、无线电和电视广播等领域。
射频放大器需要具备高功率输出和良好的线性特性,以确保传输信号的稳定性和可靠性。
2.3 视频放大器视频放大器用于放大视频信号,使其可以在显示器或电视屏幕上显示。
它们广泛应用于电视、监控系统、多媒体播放器等领域。
视频放大器需要提供高带宽和快速响应时间,以确保图像信号的清晰度和准确性。
2.4 传感器信号放大器传感器信号放大器用于放大传感器信号,以便准确测量环境参数。
它们常用于温度、压力、光强度等传感器的测量系统中。
传感器信号放大器需要具备低噪声、高增益和线性响应的特性,以提供可靠的测量结果。
2.5 生物医学放大器生物医学放大器用于放大生物信号,如心电图(ECG)信号和脑电图(EEG)信号。
它们常用于医学诊断和生物研究领域。
生物医学放大器需要具备高精度、低噪声和高增益的特性,以提供准确的生物信号放大。
3. 结论放大器是电子系统中不可或缺的组件,能够提供信号增益并驱动各种输出设备。
影像电子学基础生物医学常用放大器9.1.3 生物医学常有放大器
负反馈。
结论: Rf引入电压并联负反馈
例2 判断图示电路的反馈极性和反馈类型。
RB1 RC
VCC
○+
+
v+-i RB2
○+ vo
RE
-
RB1 RC
+
v+-i RB2
RE
vo
-
分析:
假设输出端交流短路,RE上的反馈依然存在 反馈信号与输入信号在不同节点引入
电流反馈。 串联反馈。
假设vi瞬时极性为○+ →则ve(即vf )极性为 ○+
3、信噪比:较低.
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、低漂移: 5、低噪声: 6、适当的频响
第二节、负反馈放大器
定义: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。
因净输入电压 vbe= vi- vf < vi
负反馈。
结论: RE引入电流串联负反馈
例3 判断下列电路的反馈极性和反馈类型。
RB
if 与ii 是并联关系
电路为电压并联负反馈
⒊ 电压并联负反馈 当Rs=0时,if与ii无关,反馈信号将不起作用; 当Rs≠0且很大时,反馈影响最大。
电压并联负反馈与电压串连负反馈 一样都能使放大器的输出电阻减小,维 持输出电压基本恒定。
电流反馈的重要特点是维持输出电流的恒定 。 电压反馈的重要特点是使电路的输出电压基
⒉ 电压串联负反馈
+UCC
ui=uo+ube =uo+rbeib
生物医学电子电路与应用考核试卷
B.电感
C.运算放大器
D.二极管
2.生物医学传感器的作用是什么?()
A.信号放大
B.信号转换
C.信号滤波
D.信号传输
3.在生物医学电子电路中,以下哪种传感器常用于测量血压?()
A.光电传感器
B.压力传感器
C.温度传感器
D.湿度传感器
4.下列哪个单位表示电阻?()
A.瓦特(W)
B.安培(A)
C.伏特(V)
4. A/D转换器的作用是将数字信号转换为模拟信号。()
5.生物医学电子电路的电源设计无需考虑电路的功耗。()
6.在生物医学信号处理中,滤波器只能去除不需要的信号成分。()
7.生物医学电子设备中,所有的信号传输都是有线传输。()
8.生物兼容性不是生物医学电子电路设计时需要考虑的因素。()
9.生物医学电子电路中,信号噪声越大,信号质量越好。()
A.滤波
B.放大
C.解调
D.编码
16.以下哪些因素会影响生物医学传感器的性能?()
A.灵敏度
B.精度
C.线性度
D.频率响应
17.生物医学电子电路中,以下哪些设备可以用于信号的记录和分析?()
A.示波器
B.频谱分析仪
C.数据记录器
D.信号发生器
18.在生物医学电子电路中,以下哪些情况下可能需要使用隔离技术?()
10.在生物医学电子电路设计时,不需要考虑设备的可穿戴性和便携性。()
五、主观题(本题共4小题,每题10分,共40分)
1.请简述生物医学电子电路中模拟滤波器与数字滤波器的区别,并说明它们各自在生物医学信号处理中的应用场景。
2.生物医学传感器在生物医学电子电路中起着至关重要的作用。请列举三种不同类型的生物医学传感器,并描述它们的工作原理和主要应用。
高共模电压运放
高共模电压运放高共模电压运放是一种在电路中常用的放大器。
它的功能是放大输入信号,并将放大后的信号输出。
它具有许多特点和应用领域。
让我们来了解一下什么是共模电压。
共模电压是指同时作用于运放输入端的两个信号的平均值。
在实际应用中,往往会有一些干扰信号,这些干扰信号会引入共模电压。
高共模电压运放就是为了处理这些共模电压而设计的。
高共模电压运放有一个重要的特点,就是它能够有效地抑制共模电压。
它通过差分放大器的结构,将输入信号分为差模信号和共模信号,然后只放大差模信号。
这样一来,干扰信号就可以被有效地抑制,从而得到纯净的输出信号。
高共模电压运放在许多领域中都有广泛的应用。
首先是在仪器仪表领域。
在仪器仪表中,经常需要对微弱的信号进行放大和处理。
由于环境噪声和干扰的存在,这些信号常常被淹没在噪声中。
而高共模电压运放能够有效地抑制噪声,提高信号的质量。
其次是在通信系统中。
在通信系统中,信号传输的质量对通信的可靠性和稳定性至关重要。
而高共模电压运放能够提高信号的信噪比,减少信号失真,从而提高通信质量。
高共模电压运放还广泛应用于生物医学领域。
在生物医学领域中,常常需要对微弱的生物信号进行放大和处理。
而高共模电压运放能够有效地抑制干扰信号,提高生物信号的质量,从而准确地捕捉到生物信息。
高共模电压运放是一种在电路中常用的放大器。
它能够有效地抑制共模电压,提高信号的质量。
它在仪器仪表、通信系统和生物医学领域等方面都有广泛的应用。
通过运用高共模电压运放,我们能够更好地处理信号,提高系统的性能和可靠性。
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负反馈放大器的一般关系
放大:
Ao
Xo
Xd
反馈:
F
Xf
Xo
闭环放大倍数:
迭加:
Xd Xi Xf
AF=Xo / Xi =Xo =1 =
/ (Xd+ Ao
Xf)=
Xo
/
(
Xo Ao
1 +F Ao
1+AoF
+ XoF)
负反馈放大器的闭环放大倍数 Ao
AF= 1+ AoF
当Ao很大时,AoF»1,
负反馈(negative):若引回的信号削弱了输入信号, 就称为负反馈。
正反馈(positive):若引回的信号增强了输入信号, 就称为正反馈。
反馈 输入
实际被放大信号
迭加 ±
放大器
反馈
信号 反馈网络
开环 输出
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
2、反馈放大器的组成
反馈信号与输入信号并联,即反馈信号与输入 信号以电流形式作比较,称为并联反馈。
串联反馈使电路的输入电阻增大, 并联反馈使电路的输入电阻减小。
负反馈的类型
电压串联负反馈
交流反馈 负 反 馈
电压并联负反馈 电流串联负反馈 电流并联负反馈
直流反馈 稳定静态工作点
运算放大器电路反馈类型的判别方法:
一般说来,根据反馈信号在放大电路 输出端连接方式的不同,可以分为电压反 馈和电流反馈。
负反馈框图:
差值信号
放大:
Ao
Xo
Xd
Xi
输入信号
+ –
Xd
Xf
迭加:
Xd Xi Xf
反馈信号
基本放大电 路Ao
反馈网络 F
设Xf与Xi同相 负反馈放大器
AO称为开环 放大倍数
Xo 输出信号
反馈:
F
Xf
Xo
F称为反馈系数
AF=Xo / Xi
AF称为闭环放大倍数
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ui
K0
uo
uf
F
( 2)电流串联负反馈
ui uf
K0
F
i0 uo
3.电压并联负反馈
ui
K0
uo
uf
F
(4)电流并联负反馈
ui
K0
uf
F
io uo
负反馈的4种组态
三、负反馈对放大性能的改善
• 直流反馈的作用是稳定静态工作点,对 放大电路的动态性能没有影响。
• 不同类型的交流负反馈将对放大电路的 性能产生不同的影响,是用来改善放大 器技术指标的主要方法和手段,也是本 章讨论的重点。
X i + X– f
X d 基本放大 X o
电路A
开环 放大倍数
A
X o X d
幅度范围
主要频率范围(Hz)
10μ V-5mV(典型值1mV) 0.05-80
10-200μ V(典型值50μ V) 0.5-100
20μ V-1mV
10-5000
36.0度-37.4度
0
• 特点: 1、幅度小。在μV与mV数量级。 2、频率低,且频带宽。在几KHz以内,
有的近似为直流。 3、噪声大,信噪比小。 4、输出阻抗高。高达几百千欧姆以上。
目的:稳 定静态工 作点
目的:改 善放大电 路的性能
能传递交流信号。
负反馈:反馈削弱净输入信号,使放大倍数降低。
正反馈:反馈增强净输入信号, 使放大倍数提高。
在放大电路中,出现正反馈将使放大器产生 自激振荡,使放大器不能正常工作。
在振荡器中引入正反馈,用以产生波形。
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。
在许多实际的电子电路中均存在着某种类型的 反馈,反馈的概念和理论在工程领域得到了日益 广泛的应用。
本节从反馈的基本概念入手,对反馈进行分类, 分析负反馈对放大性能的影响。
一、 反馈的基本概念
1、反馈的定义
反馈(feedback):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。
AF
1 F
结论:当Ao很大时,负反馈放大器的闭环放大 倍数与晶体管无关,只与反馈网络有关。即 负反馈可以稳定放大倍数。
二、负反馈的基本类型
1、负反馈的分类 负反馈放大器的四种连接方式
反馈量 Xo
输入信号的连接方式
电流 Ic Ie 电压 Uo
串联 并联
(将反馈信号变为电压信号,与 输入电压Ui相减)
二、生物医学放大器的基本要求
• 1、采用高放大倍数放大器。有的高达106以上。 • 2、选用高阻抗放大器,提高电路的输入阻抗。 • 3、高共模抑制比。 • 4、采用低噪声放大器,提高电路的信噪比。 • 5、低漂移。 • 6、采用低频直流放大器,且应有较宽的频带。
第三节 负反馈放大器
反馈是电子技术领域中的一个重要概念,它 有正负之分。在放大电路的设计中,通常引入负 反馈来改善放大器的性能,通过正反馈构成各种 振荡器,产生各种波形信号。
(将反馈信号变为电流信号,与 输入电流Ii相减)
四种连接方式: (1)电流串联负反馈 (3)电流并联负反馈
(2)电压串联负反馈 (4)电压并联负反馈
反馈的分类
引入直流 引入交流
直流反馈:反馈只对直流 负反馈的 负反馈的
分量起作用,反馈元件只 能传递直流信号。 交流反馈:反馈只对交流 分量起作用,反馈元件只
如果反馈信号取自输出电压,叫电压反馈。 如果反馈信号取自输出电流,叫电流反馈。
电压负反馈具有稳定输出电压、 减小输出电阻的作用。
电流负反馈具有稳定输出电流、 增大输出电阻的作用。
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。
反馈信号与输入信号串联,即反馈信号与输入 信号以电压形式作比较,称为串联反馈。
本章重点及难点: 1、生物医学信号有何特点? 2、生物医学放大器的特点? 3、负反馈的基本概念及对放大器性能的改善。 4、差分放大器对差模与共模信号放大的特点。
第一节 生物电信号的特点
生物 电信号
显示 电极 放大器 记录
生物医学 信号分类
生物非 电信号
换能器
一、生物电信号的基本特性
表3-1 生理指标 心电 脑电 肌电 体温
如果反馈信号取自输出端电压,称为 电压反馈;如果反馈信号取自输出电流, 称为电流反馈。
一般可假设将输出端交流短路,如果 这时没有反馈信号,则为电压反馈,反之 则为电流反馈。
根据反馈信号在放大电路输入端连 接方式的不同,可分为串联反馈和并联 反馈。
如反馈信号与输入信号在输入回路 串联即为串联反馈;如反馈信号与输入 信号在输入回路并联即为并联反馈。