生物电放大电路仿真实验报告

昆明理工大学信息工程与自动化学院学生实验报告

（2013 —2014 学年第一学期）

课程名称：现代医学电子仪器原理与设计开课实验室：信自楼111 2012年11月28日

一. 实验目的

1.学会Protel99SE电路仿真软件的使用；

2.仿真分析生物电放大电路；

3.分析理解生物电放大电路高输入阻抗，共模抑制比的意义；

4.分析理解生物电放大电路外围元件参数变化对放大电路（特别是共模抑制比）的影响。

二. 实验仪器、材料

计算机（PII以上），Protel99SE软件。

三. 实验内容及步骤

1).在《医学电子仪器原理与设计》生物电放大器中选择如图一所示的差分放大电路，在Protel

Sim Library中选取LF353运算放大器进行该电路的仿真。

2).在Protel 99se中新建原理图文件“fdq.Sch”。

图一生物电放大电路

3).打开原理图文件“fdq.Sch”，在左侧的Browes SCH中点击【Add/Remove】 ,选取Design Explorer 99 SE\Library\SCH\sim.ddb，点击Add加入sim仿真库（注意：在Protel中绘制仿真电路原理图时，必须选取Sim library中的元器件，其它库中元器件无仿真模型不能进行仿真。）

4). 选择Sim library中的元器件连接如图一所示的生物电

放大器的仿真图。放大器LF353在“OpAmp.Lib”中寻找，

电阻和信号源在“Simulation Symbols”中寻找。

5）.选择【Simulate】/【Source】加入+ -12V电源。

6）.在Protel中选取并编辑信号源V1、V2（10mV

100Hz）作为放大器输入信号源对电路进行仿真，并

且设置相应的参数如下图所示。

7).在放大电路中设置共模干扰V3为0mv

50Hz，（即没有共模干扰输入的情况），并设

置V3的参数如下图所示。

8）.设置仿真参数，仿真模式。

菜单：Simulate -> Setup；

General->Transient/Fourier

Analyses,并在此加入观察点网络标

号；Transient/Fourie -> 取消Always

Set Defaults,并设置Start Time,Stop TimeStep Time,Maximum step；

9).运行仿真，点击【Simulate】/【run】观查仿真结果。

10).在图一放大电路中加入共模干扰（50Hz 10mV）,观查输出波形有何变化。改变电阻参数（加入电阻误差），观查输出波形有何变化。

四. 实验数据及分析

1.你所选用的运算放大器的各种参数指标（输入阻抗、放大倍数、共模抑制比等）？

10 ，放大倍数为200倍，共模抑制比CMR

选用的放大器为LF353，该放大器的输入阻抗Ri为12

为86dB.

2.在只加入差分信号时输入、输出波形，并根据仿真结果计算放大倍数（共模、差模）？并与理论计算对比分析。

在图一所示的生物电放大电路中，设置共模幅值为0mv ，差模输入信号为10mv 、100Hz ，输入输出波形如下图所示：

提高差模信号的频率到1KHz ，输入输出波形如下图所示：

此时只有差模信号，没有共模信号，故共模信号没有放大，从图中可以知道输出Uo=1.250v ；输入Ui1=Ui2=10.00mv ，故差模放大倍数为：

1.256

2.52*10.00o d i u v A u mv =

==

理论计算：

3.加入共模干扰后输入、输出波形，并根据仿真结果计算放大倍数（共模、差模）？并与理论计算对比分析。

设置共模输入信号为100mv 、50H 在，差模输入信号为10mv 、1KHz ，输入输出波形如下图所示：

由图中可以看出，在加入共模干扰后，输入出现抖动。

4.电阻加入误差后电阻阻值及相应输出波形（信号源为：差分信号+共模干扰），并计算放大倍数（共模、差模）、共模抑制比？

改变R7的组织，破坏电路的对称性，设置R7=500K，共模输入信号为100mv、50H在，差模输入信号为10mv、1KHz，相应的输出波形如下图所示。

从图中可以看出，破坏了电路的对称性后，输出不再平稳，出现了一定幅度的变化。

5.在输入信号无参考地的情况下观查输出波形变化情况？

断开辅助放大器A3的输出端，使输入无参考地输出波形为杂乱的波形。

从图中可以看出，在无参考地时，输入几乎达到饱和状态，而U0几乎没有输出了。

五. 预习要求及思考题

1.复习生物电放大电路的工作原理

由于生物电信号时强噪声背景干扰下的低频微弱信号，故首先必须将信号放大到所要求的强

度，才能对之进行各种处理、记录、显示。

对人体电现象测量时，通常要求在若干个测量点中队任意两点间的电位差做多种组合测量，

即对两点间的电位差进行放大，因此，生物电放大电路通常采用差动电路结构。

生物电放大器前置级一般要求：高输入阻抗、高共模抑制比、低噪声、低漂移、抗干扰并且

设置有保护电路。

有源滤波器的设计，主要包括确定传递函数、选择电路结构、选择有源器件与计算无源元件

参数四个过程。

2.学习Protel 99SE电路仿真。

1）.启动Protel 99se软件，选择主菜单区的【File】/【New】选项，建立MyDesign.ddb文件。