河工大生物医学电子学实验报告

实验报告

生物医学电子学

实验一 生物电前置放大器

一、实验目的

了解三运放生物电前置放大器设计原理，掌握放大器的设计、调试和测量方法，熟悉protel 软件。

二、实验原理及说明

1. 应用场合

放大器的设计一般采用定性分析、定量估算、实验调整结合的方法。在设计过程中，首先根据使用要求选择放大器的放大倍数、放大器的级数和放大器的电路形式，计算确定各个电阻元件的取值，然后连接电路并实际测量放大器的各项参数，根据测量结果对电路进行适当调整，以满足具体设计要求。 2. 工作原理

人体体表心电信号的幅值约为1-2mV ，要求放大器的总放大倍数为40倍。本实验采用三运放差动放大器，电路形式如下图所示。

设计时，要按照所给定的电路形式，分配各级放大器的放大倍数，然后根据放大倍数计算出放大电路中各个电阻的阻值。 3. 原理图

三、实验内容与步骤

l. 元件值设定

根据教材相关内容和实验原理，设定合适的电阻等元件值。 2. 建立仿真电路图

熟悉protel 软件，按照图中所示，选择LM348作为运算放大器，建立仿真电路图。 3. 电路参数调试

(1) 静态工作点：将放大器两输入端对地短路，观察各级放大器输出波形并记录

u o

幅值，若各个输出端均小于0.5V 即为合格。

(2) 差模增益：将20Hz ，1mv 的正弦信号接到放大器的一个输入端而另一端接地，

观察输出波形od V ，并记录。计算差模增益：Vi

V A od

d =

。 (3) 共模增益：将放大器两输入端共同接2V/50Hz 的正弦信号，观察输出波形并

记录oc V 的幅值，计算共模增益Vi

V A oc

c =

。 (4) 计算共模抑制比：)( lg

dB A A 20CMRR c

d

=

四、实验要求

认真阅读实验原理及说明，理解生物电前置放大的基本原理，独立完成实验，总结分析实验结果，写出完整的实验报告，熟悉protel软件的使用。

实验二 RC 有源滤波器

一、实验目的

1. 通过实验，熟悉由运放组成RC 有源滤波器的工作原理。

2. 掌握二阶RC 有源滤波器的工程设计及安装调试技术。

二、实验原理及说明

1. 应用场合

用运放与少量RC 元件构成的有源滤波器具有体积小、性能好、调整方便等优点。在信号处理方面得到了极为广泛的应用。但因受运放本身带宽的限制，目前仅适用于低频范围。

2. 二阶带通有源滤波器

图2-1是二阶带通有源滤波器的典型电路，实际上它是将二阶低通滤波器电路中的一级改为高通而得。若取C 1=C 2=C ，且f

F

R R +

=1A F ，则它的传递函数可以写成：

⎪

⎪⎭⎫

⎝⎛++⎪⎪⎭

⎫ ⎝⎛-

++⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛+=

31

2232121111211)(R R C R R R R R R C s s C R s R R s H f F f F

图 2-1 带通滤波器

与传递函数比较可得：

⎪⎪⎭

⎫ ⎝⎛-++

=

3211021R R R R R R R R R A f F f f

F

⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛+=

31

2

01111R R R C

ω

3

2131

2

2

1111R R R R R R R R Q f F -

+⎪

⎪⎭⎫

⎝⎛+=

由于BW

Q 0

ω=

，则该滤波器的带宽为：

⎪⎪⎭

⎫ ⎝⎛-+=

321211R R R R R C BW f F 这种电路的优点是改变反相段R F 与R f 之比值，就可以调整其带宽，而不影响中心频率。

三、实验内容与步骤

1. 按照图2-1所示电路画出仿真电路，放大器采用LM324。

2.测量其幅频持性，定出A0、f0和Q值，并与理论值进行比较。50Hz

1000Hz

四、实验要求

1.复习二阶系统有关内容弄清实验电路的基本工作原理。

2. 根据图2-1所示带通滤波器，计算出带通滤波器的A 0、f 0和Q 值，以便和实验值比较。完成实验报告。 二阶低通滤波器基本原理：

⎪⎪⎭

⎫ ⎝⎛-++=

3211021R R R R R R R R R A f F f f

F =0.90410

⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛+=

31

2

01111R R R C

ω=201791.22

==

π

ω

2f 32116.070 3

2131

2

2

1111R R R R R R R R Q f F -+⎪

⎪⎭⎫ ⎝⎛+==0.1459

实验三温度测试

一、实验目的

1、了解PT1000温度传感器的特性及使用方法。

2、掌握温度测试电路的原理及设计方法。

二、实验原理及说明

图3-1 温度测试电路原理图

1、温度测试电路原理图如图3-1。

2、温度传感器由铂电阻PT1000构成，铂电阻一般以0.03～0.07mm的纯铂丝绕在平板型支

架上，用银导线作引出线。铂电阻属无源器件，性能比较稳定。PT1000是铂电阻温度传感器，它适用于测量-60℃到+400℃之间的温度。PT1000在0℃时，阻值为1000Ω，随着温度的变化电阻值成线性变化，温度每变化1℃，电阻值相应变化3.90Ω。

3、测温电路为恒流电路，即流经Rt的电流是恒定的。当温度变化时，PT1000温度传感器

的电阻值相应变化，由于流经温度传感器的电流不变，其上电压随着阻值的变化而变