醫學電子實驗報告

2022-08-15 01:21:05 字數 2144 閱讀 1782

一.實驗目的

通過安裝和除錯心電放大器,了解醫學訊號放大器的特點,並掌握放大器的設計方法及有關指標。

二.基本原理

通過輸入電路、差動放大、中間放大及濾波電路放大心電訊號。

三.實驗要求

1)、將函式訊號發生器的mv級輸出訊號作為放大器的輸入訊號進行觀察。

2)、用心電放大器檢測自己的心電波。

3)、安裝和除錯後的心電放大器,應達到以下指標:

輸入阻抗大於1m。

放大器差動增益約為1000倍。

共模抑制比(cmrr)大於80db。

等效輸入雜訊小於10μν。

頻帶範圍為0.05~100hz。

四.實驗裝置

1)、電路安裝板

2)、直流電源

3)、萬用表

4)、正弦波發生器(能夠提供0.05~200hz正弦波訊號)

5)、示波器

6)、lm324,電阻、電容(按電路圖準備)

五.實驗內容

1)、按照實驗電路圖(1)在板上安裝電路。認真檢查電路,確認連線無誤後,才可接上直流電源。在除錯過程中切記,改接電路時必須先斷開電源。

2)、用萬用表檢查電路中各運算放大器的靜態工作點,並記下正常時的工作電壓。

3)、在放大器輸入端載入峰-峰值為10mv,頻率為50hz的正弦波訊號,除錯電路,然後測試電路對於50hz工頻干擾的共模抑制比。

4)、保持輸入訊號幅值不變,在0.01~200hz的頻率範圍內調節訊號頻率,測試放大器的頻帶範圍,除錯電路,使其上、下限頻率達到預期指標,並記錄在實驗報告上。

5)、測量輸入雜訊,當輸入端短路時,用示波器觀察放大器的輸出端,調節電路,使輸出雜訊的大小滿足指標要求,折合到輸入端

6)、測試放大器的等效輸入阻抗等引數,並記錄在實驗報告上。

串聯一大電阻,測量輸出電壓v1,再將其短路,測量輸出電壓v2,計算rin

7)、用心電放大器檢驗自己的心電波,其中,接線時,ra導聯接右手,la導聯接左手,ll導聯接左腳。

電路圖(1)

六.實驗報告與思考題

1)、根據實驗結果,分析放大倍數,上下截至頻率,共模抑制比(50hz),輸入雜訊以及等效輸入阻抗等引數。

放大倍數,10v/17.8mv=510倍。

上下截至頻率等因為當時沒有記錄,沒有資料計算。

2)、說明各部分電路的功能,繪製電路圖中各點的波形。

第乙個和第二個都是負反饋電路,放大訊號,第三個是差分放大器,它們三個構成三運放,對電路中輸入的訊號進行放大,使訊號足夠大進入第四個放大器。第四個放大器前有乙個隔直電容,進行濾波,同時它也是乙個放大器,接受三運放輸入的訊號,對其進行進一步的放大,將訊號輸出,便於在儀器上顯示出來。

3)、放大器的共模抑制比主要受哪些元器件的影響?應如何選擇這些元件才能保障其有較高的共模抑制比?

電極阻抗,第二級差動放大電路中電阻的匹配精度,前置級增益,組成前置級的兩級放大電路的增益分配等等,這些都是影響放大器的共模抑制比。

嚴格控制對稱的a1、a2和高共模抑制比引數的a3,通常用精密電橋選擇高精度、高穩定性的電阻,選擇好元器件就可以保持較高的共模抑制比。

4)、以上實驗,決定放大器工作頻率範圍的是哪一部分?假設需要將該放大器用於心電監護系統(0.5~50hz),應如何調整電路中的rc元件才能滿足設計要求?

5)、仔細分析上述電路,思考如何進一步提高其抗干擾能力,尤其是抗工頻干擾的能力?

6)、臨床使用的心電圖機中,前置放大電路一般包括緩衝放大器,前置放大器,光電耦合器等。思考如何在現有電路的基礎上增加功能,如光電耦合,導聯緩衝,右腿驅動和遮蔽驅動等?

輸入電阻的測量

為了測量放大器的輸入電阻,按圖電路在被測放大器的輸入端與訊號源之間串入己知電阻r,在放大器正常工作的情況下,用示波器測出u(短路時) 和u,則根據輸入電阻的定義可得: r= u / i = u /(ur / r)= u /(us- u)r

★ 測量時應注意:

☆由於電阻兩端沒有電路公共接地點,所以測量r兩端電壓ur時必須分別測出us和u,然後按ur = us-u。

☆電阻r的值不宜取得過大或過小,以免產生較大的測量誤差,通常取r與r為同一數量級為好,本實驗可取r= 2~3m。

輸出電阻r的測量

按圖電路,在放大器正常工作條件下,測出輸出端不接負載r的輸出電壓u和接入負載後的輸出電壓u,根據

u= u r /(r+r) r =(u / u-1)r

lm324結構

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