生物醫(yī)學(xué)常用放大器課件

第三章生物醫(yī)學(xué)常用放大器變換器電子技術(shù)處理顯示記錄一般診斷裝置的原理框圖機(jī)體參數(shù)從人體獲得的生物醫(yī)學(xué)信號，再經(jīng)過濾波、放大、顯示等一系列處理過程，才能為醫(yī)學(xué)研究和臨床診斷提供可靠的客觀依據(jù)。本章在前面放大電路基本原理的基礎(chǔ)上，首先介紹生物電信號特點(diǎn)、頻譜及常用的幾種濾波電路，然后重點(diǎn)討論負(fù)反饋放大器、直流放大器的工作原理及特點(diǎn)，最后簡述功率放大器?；緝?nèi)容：

1、生物醫(yī)學(xué)信號的特點(diǎn)及其頻譜

2、負(fù)反饋放大器

3、直流放大器

4、功率放大器第一節(jié)生物醫(yī)學(xué)信號的特點(diǎn)及頻譜非生物電信號：是由于人體各種非電活動產(chǎn)生的信號，如心音、血壓波、呼吸、體溫等。生物信號：攜帶生物信息的信號。生物電信號：是由于人體內(nèi)各種神經(jīng)細(xì)胞自發(fā)地或在各種刺激下產(chǎn)生和傳遞的電脈沖，肌肉在進(jìn)行機(jī)械活動時也伴有電活動所產(chǎn)生的信號，如心電、腦電、肌電等。

醫(yī)學(xué)中還常通過在人體上施加一些物理因素的方法來獲得生物信號，如各種阻抗圖，它以數(shù)十千赫交流電通過人體的一定部位，獲得阻抗或?qū)Ъ{變化的波形圖；又如超聲波診斷儀器，它向人體發(fā)射脈沖式的超聲波，通過回波方式獲得的生物信號。另外還有通過在體外檢測人體樣品的儀器、生理參數(shù)遙測儀器和放射性探測儀器等獲取的生物信號?！o助產(chǎn)生一、生物醫(yī)學(xué)信號的特點(diǎn)1、頻帶范圍

DC---

幾KHZ

直流放大器頻率低頻帶寬 （放大低頻信號）一、生物醫(yī)學(xué)信號的特點(diǎn)2、信號弱（幅度低）高放大倍數(shù)、低噪聲

μV—mV 3、內(nèi)阻大輸入級高輸入阻抗

MΩ級4、信噪比低噪聲（干擾）來源：生物體內(nèi)部、空間電磁干擾、放大器、電源。一、生物醫(yī)學(xué)信號的特點(diǎn)二、生物醫(yī)學(xué)放大器的基本要求1、高放大倍數(shù)2、高輸入阻抗3、高共模抑制比4、低噪聲5、低漂移6、適當(dāng)?shù)念l響第三章生物醫(yī)學(xué)常用放大器第二節(jié)負(fù)反饋放大器一、反饋的概念凡是將放大電路輸出端的信號（電壓或電流）的一部分或全部引回到輸入端，與輸入信號迭加，就稱為反饋。若引回的信號削弱了輸入信號，就稱為負(fù)反饋。若引回的信號增強(qiáng)了輸入信號，就稱為正反饋。這里所說的信號一般是指交流信號，所以判斷正負(fù)反饋，就要判斷反饋信號與輸入信號的相位關(guān)系，同相是正反饋，反相是負(fù)反饋。取+加強(qiáng)輸入信號正反饋用于振蕩器取-削弱輸入信號負(fù)反饋用于放大器負(fù)反饋的作用：穩(wěn)定靜態(tài)工作點(diǎn)；穩(wěn)定放大倍數(shù)；提高輸入電阻；降低輸出電阻；擴(kuò)展通頻帶。反饋框圖：放大器A輸出Xo開環(huán)閉環(huán)反饋網(wǎng)絡(luò)F±疊加反饋信號實(shí)際被放大信號輸入XiXdXf二、負(fù)反饋的基本類型（一）電壓反饋和電流反饋1、電壓反饋：反饋信號取自輸出電壓信號。判斷：設(shè)輸出電壓為零（輸出端短路），反饋信號也為零。2、電流反饋：反饋信號取自輸出電流信號。判斷：設(shè)輸出電壓為零（輸出端短路），反饋信號不為零。根據(jù)反饋所采樣的信號不同，可以分為電壓反饋和電流反饋。根據(jù)反饋信號在輸入端與輸入信號比較形式的不同，可以分為串聯(lián)反饋和并聯(lián)反饋。1、串聯(lián)反饋：反饋信號與輸入信號串聯(lián)（反饋電壓信號與輸入信號電壓比較）（二）串聯(lián)反饋和并聯(lián)反饋ufuiubeube=ui-uf串聯(lián)反饋使電路的輸入電阻增大。iifibib=i-if2、并聯(lián)反饋：反饋信號與輸入信號并聯(lián)，(即反饋信號電流與輸入信號電流比較。)并聯(lián)反饋使電路的輸入電阻減小。（三）正、負(fù)反饋的判斷采用瞬時極性法判斷，具體步驟為：事先假定放大器的輸入端對地加一個正的輸入信號，然后按照放大器的組態(tài)逐極判斷出各個相關(guān)點(diǎn)的極性，直至輸出信號的極性，然后判斷反饋信號的極性，確定是正反饋還是負(fù)反饋。（四）四種形式的負(fù)反饋放大電路

關(guān)于負(fù)反饋的方式來看：當(dāng)反饋信號取自輸出電壓的時，稱電壓負(fù)反饋；當(dāng)反饋信號取自輸出電流時，稱電流負(fù)反饋。從反饋信號與輸入信號的連接方式來看：當(dāng)反饋信號與輸入信號是串聯(lián)在一起控制輸入信號電壓大小的，稱為串聯(lián)負(fù)反饋；與輸入信號是并聯(lián)在一起控制輸入信號電流大小的，稱為并聯(lián)負(fù)反饋。歸納起來，負(fù)反饋共有四種方式，即電壓串聯(lián)負(fù)反饋、電流串聯(lián)負(fù)反饋、電壓并聯(lián)負(fù)反饋、電流并聯(lián)負(fù)反饋。1、電壓串聯(lián)負(fù)反饋+UCCC1RB1REC2RB2ubeufui在輸入回路中，Re上的反饋電壓與加在三極管基極上的輸入信號電壓是串聯(lián)關(guān)系，相加的結(jié)果是基極上輸入電壓的變化量相應(yīng)減少，所以是負(fù)反饋。＋＋(1)有無反饋

反饋元件:Re

xf=uRe=uo

xf=uo

電壓反饋(全反饋)(2)是何種反饋

xi′=xi-xf

方法：瞬時極性法假定某一時刻xi

的極性，找出xf的極性,

xi′=xi-xf

負(fù)反饋

xi′=ubexi=uixf=uRe

設(shè)

ui

上+→ib上+→uRe

上+，ube=ui-uRe

是負(fù)反饋C1RbC2+ECuiuoReRL輸入端:xi、xi′、xf

在一個回路,串聯(lián)反饋電壓串聯(lián)負(fù)反饋（4）穩(wěn)定uo過程

設(shè)ui

不變uo↑

uo↑→uRe↑→ube↓=ui-uRe→ib↓→ic↓（3）是串聯(lián)反饋還是并聯(lián)反饋uo(↓)2.電流串聯(lián)負(fù)反饋+UCCRCC2C1RB1RERB2ubeufuiube=ui-uf

＋＋在輸入回路中，Re上的反饋電壓與加在三極管基極上的輸入信號電壓是串聯(lián)關(guān)系，相加的結(jié)果是基極上輸入電壓的變化量相應(yīng)減少，所以是負(fù)反饋。+UCCC1RFREC2Rc＋-3.電壓并聯(lián)負(fù)反饋uiRsibificAii＝if+ib

if與ii

是并聯(lián)關(guān)系

4.電流并聯(lián)負(fù)反饋三、負(fù)反饋對放大器性能的影響基本放大電路A反饋回電路F+–uoufu’iui——開環(huán)放大倍數(shù)——反饋系數(shù)——凈輸入信號1.降低放大倍數(shù)——閉環(huán)放大倍數(shù)放大倍數(shù)降低了

倍1+AF稱為反饋深度2.提高放大倍數(shù)的穩(wěn)定性如果反饋深度很深，則有1+AF>>1,所以：所以對于深度負(fù)反饋，放大倍數(shù)的穩(wěn)定性大大提高。3.改善波形失真Auiuo加反饋前加反饋后ufuiAF+–改善uo注意：只對放大器本身引起的失真有效，對原本就失真的波形無效。4.展寬通頻帶

頻帶的限制是由于放大器在不同頻率上放大倍數(shù)發(fā)生變化而造成的。而在加入負(fù)反饋后，排除了放大倍數(shù)與放大器中與頻率有關(guān)因素的影響。這樣可以使負(fù)反饋放大器的放大倍數(shù)在很寬的頻率范圍內(nèi)都與頻率無關(guān)。放大倍數(shù)在很寬的頻率范圍內(nèi)是穩(wěn)定的，所以頻帶就展寬了。5.對輸入和輸出電阻的影響(1)串聯(lián)負(fù)反饋使電路的輸入電阻增加：(2)并聯(lián)負(fù)反饋使電路的輸入電阻減?。?3)電壓負(fù)反饋使電路的輸出電阻減小：(4)電流負(fù)反饋使電路的輸出電阻增加：動物血壓調(diào)節(jié)系統(tǒng)

×xo血壓壓力感受器調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)xi

輸入xi′

xf

頸動脈竇第三章生物醫(yī)學(xué)常用放大器第三節(jié)直流放大器一、直流放大器需要解決的兩個問題：⒈各級間的耦合問題：⒉零點(diǎn)漂移的問題：增加R2

、RE2

:

用于設(shè)置合適的Q點(diǎn)。問題1:前后級Q點(diǎn)相互影響。+UCCuoRC2T2uiRC1R1T1R2RE2直接耦合電路的特殊問題問題2:零點(diǎn)漂移。前一級的零漂將作為后一級的輸入信號，使得當(dāng)ui

等于零時，

uo不等于零。uot0有時會將信號淹沒+UCCuoRC2T2uiRC1R1T1R2RE2二、差分放大器(differentialamplifier)1.預(yù)備知識ui1ui2放大電路uo差模信號（differential-modesignal）:兩個信號的大小相等、極性相反。（有用信號）共模信號(common-modeinputsignal)：兩個信號的大小相等、極性相同。（噪聲和干擾信號）。2.電路結(jié)構(gòu)

T1和T2參數(shù)相同，具有相同的溫度特性和靜態(tài)工作點(diǎn)，電路具有對稱的結(jié)構(gòu)。具有兩個輸入端和兩個輸出端。成為雙端輸入—雙端輸出差分放大器。

3.抑制零漂的原理uo=UC1-UC2

=0uo=(UC1+uC1

)-(UC2+uC2)=0當(dāng)ui1

=

ui2=0

時：當(dāng)溫度變化時：

4.差分放大器對信號的放大作用（1）共模信號輸入uo=uC1-uC2＝0ui1

=

ui2

在實(shí)際電路中共模信號就是干擾或者是不需要的信號.理想情況下，兩路的共模信號電壓相同，經(jīng)過取差，輸出電壓為零，即沒有輸出。在實(shí)際電路中，兩個電路很難完全對稱，兩路集電極輸出電壓不同，故還是有一些輸出uoc，此時放大倍數(shù)表達(dá)式為：

AC為差分放大器的共模電壓放大倍數(shù)，uC為共模輸入電壓，可見共模放大倍數(shù)愈小愈好。（2）差模信號輸入ui1

=-

ui2

uo=uC1-uC2不為零當(dāng)輸入端上加一信號電壓uid時，T1管和T2管的基極上分別加上ui1=uid/2和ui2=-uid/2，輸入電壓大小相等相位相反，稱差模輸入(differentialinput)。由于兩管參數(shù)完全對稱，兩管對輸入信號具有同樣放大作用，T1、T2管輸出電壓分別為：mn從兩個集電極間輸出電壓為：因?yàn)椴顒臃糯笃鞯姆糯蟊稊?shù)Ad定義為uod／uid，故可得式中RC、rbe、β可為電路任一側(cè)參數(shù)，差模輸入信號是所要放大的有用信號，因此差模放大倍數(shù)愈大愈好。mn

RE對差模信號無電流負(fù)反饋?zhàn)饔?，只對共模信號有電流?fù)反饋?zhàn)饔?，如?dāng)溫度變化引起一系列反饋過程如下：三、改進(jìn)型的差分放大器1、具有射極公共電阻的差動放大器由于RE在電路中起到了電流負(fù)反饋的作用，所以RE的阻值越大越好，但是過大的RE使得放大器的靜態(tài)工作點(diǎn)降低，所以外接負(fù)電源EE的作用是補(bǔ)償RE兩端的直流壓降，使電路獲得合適的靜態(tài)工作點(diǎn)。（1）直流分析（電路對稱）Rp

Rp為調(diào)零電位器，來調(diào)節(jié)電路不對稱帶來的影響。但是Rp的阻值很小，分析靜態(tài)工作點(diǎn)時可以略去。b.靜態(tài)工作點(diǎn)

UBE1=0.7VI1>>IB1

I1≈I2≈EC/(RB1+RB2)UB=RB1I1=RB1EC/(RB1+RB2)IE1≈(EE+

UB)/2REIB1=IE1/(1+β1)IC1=β1IB1UCE1=(EC+EE)-Ic1RC1-2IE1RE1

a.直流通路

ui1=0ui2=0+ECRB2RC1RB1I1I2IB1T1EEREc.交流分析RB2RCui1uo1RB1ib＝ui1/{RB1+(RB2//rbe)}-ui1(RB2//rbe)/{[RB1+(RB2//rbe)]RB2}Ad1=uo1/ui1=-βib1Rc/{[ib1[RB1+(RB2//rbe)]}

＝-βRc/{[[RB1+(RB2//rbe)]}同理Ad2=Ad1雙端輸出電壓為uo=uo1-uo2=Ad1ui1-Ad2ui2=Ad1(

ui1-ui2)雙端輸入—雙端輸出差分放大器的差模電壓放大倍數(shù)為Ad=uo/ui=Ad1＝Ad2雙端輸入電阻ri＝2{RB1+(RB2//rbe)}雙端輸出電阻ro＝2RC共模抑制比（commonmoderatio，KCMRR）KCMRR＝Ad/Ac共模抑制比越大說明電路抑制零漂的性能越好。如果電路完全對稱Ac＝0，KCMRR＝∞。分貝dB(decibel)

表示

KCMRR=20lg∣Ad/Ac∣(dB)

例:如果KCMRR=1000KCMRR=20lg1000=60dB

⑵帶恒流源的差動放大器+ECuoRC1RB1T1RS1RC2RB2T2RS2ui1ui2RER3EER2T3R1a.恒流源相當(dāng)于阻值很大的電阻。b.恒流源不影響差模放大倍數(shù)。c.恒流源影響共模放大倍數(shù)，使共模放大倍數(shù)減小，從而增加共模抑制比，理想的恒流源相當(dāng)于阻值為無窮的電阻，所以共模抑制比是無窮。恒流源的作用四、差分放大器幾種接法雙端單端輸入端接法雙端單端輸出端接法歷史ⅱ岳麓版第13課交通與通訊的變化資料精品課件歡迎使用[自讀教材·填要點(diǎn)]一、鐵路，更多的鐵路1．地位鐵路是

建設(shè)的重點(diǎn)，便于國計民生，成為國民經(jīng)濟(jì)發(fā)展的動脈。2．出現(xiàn)1881年，中國自建的第一條鐵路——唐山

至胥各莊鐵路建成通車。1888年，宮廷專用鐵路落成。交通運(yùn)輸開平

3．發(fā)展(1)原因：①甲午戰(zhàn)爭以后列強(qiáng)激烈爭奪在華鐵路的

。②修路成為中國人

的強(qiáng)烈愿望。(2)成果：1909年

建成通車；民國以后，各條商路修筑權(quán)收歸國有。4．制約因素政潮迭起，軍閥混戰(zhàn)，社會經(jīng)濟(jì)凋敝，鐵路建設(shè)始終未入正軌。修筑權(quán)救亡圖存京張鐵路

二、水運(yùn)與航空1．水運(yùn)(1)1872年,

正式成立，標(biāo)志著中國新式航運(yùn)業(yè)的誕生。(2)1900年前后，民間興辦的各種輪船航運(yùn)公司近百家，幾乎都是在列強(qiáng)排擠中艱難求生。2．航空(1)起步：1918年，附設(shè)在福建馬尾造船廠的海軍飛機(jī)工程處開始研制

。(2)發(fā)展：1918年，北洋政府在交通部下設(shè)“

”；此后十年間，航空事業(yè)獲得較快發(fā)展。輪船招商局水上飛機(jī)籌辦航空事宜處三、從驛傳到郵政1．郵政(1)初辦郵政：1896年成立“大清郵政局”，此后又設(shè)

，郵傳正式脫離海關(guān)。(2)進(jìn)一步發(fā)展：1913年，北洋政府宣布裁撤全部驛站；1920年，中國首次參加

。郵傳部萬國郵聯(lián)大會2．電訊(1)開端：1877年，福建巡撫在

架設(shè)第一條電報線，成為中國自辦電報的開端。(2)特點(diǎn)：進(jìn)程曲折，發(fā)展緩慢，直到20世紀(jì)30年代情況才發(fā)生變化。3．交通通訊變化的影響(1)新式交通促進(jìn)了經(jīng)濟(jì)發(fā)展，改變了人們的通訊手段和

，

轉(zhuǎn)變了人們的思想觀念。(2)交通近代化使中國同世界的聯(lián)系大大增強(qiáng)，使異地傳輸更為便捷。(3)促進(jìn)了中國的經(jīng)濟(jì)與社會發(fā)展，也使人們的生活

。臺灣出行方式多姿多彩[合作探究·提認(rèn)知]

電視劇《闖關(guān)東》講述了濟(jì)南章丘朱家峪人朱開山一家，從清末到九一八事變爆發(fā)闖關(guān)東的前塵往事。下圖是朱開山一家從山東輾轉(zhuǎn)逃亡到東北途中可能用到的四種交通工具。依據(jù)材料概括晚清中國交通方式的特點(diǎn)，并分析其成因。

提示：特點(diǎn)：新舊交通工具并存(或：傳統(tǒng)的帆船、獨(dú)輪車，近代的小火輪、火車同時使用)。

原因：近代西方列強(qiáng)的侵略加劇了中國的貧困，阻礙社會發(fā)展；西方工業(yè)文明的沖擊與示范；中國民族工業(yè)的興起與發(fā)展；政府及各階層人士的提倡與推動。[串點(diǎn)成面·握全局]

一、近代交通業(yè)發(fā)展的原因、特點(diǎn)及影響1．原因(1)先進(jìn)的中國人為救國救民，積極興辦近代交通業(yè)，促進(jìn)中國社會發(fā)展。(2)列強(qiáng)侵華的需要。為擴(kuò)大在華利益，加強(qiáng)控制、鎮(zhèn)壓中國人民的反抗，控制和操縱中國交通建設(shè)。(3)工業(yè)革命的成果傳入中國，為近代交通業(yè)的發(fā)展提供了物質(zhì)條件。2．特點(diǎn)(1)近代中國交通業(yè)逐漸開始近代化的進(jìn)程，鐵路、水運(yùn)和航空都獲得了一定程度的發(fā)展。(2)近代中國交通業(yè)受到西方列強(qiáng)的控制和操縱。(3)地域之間的發(fā)展不平衡。3．影響(1)積極影響：促進(jìn)了經(jīng)濟(jì)發(fā)展，改變了人們的出行方式，一定程度上轉(zhuǎn)變了人們的思想觀念；加強(qiáng)了中國與世界各地的聯(lián)系，豐富了人們的生活。(2)消極影響：有利于西方列強(qiáng)的政治侵略和經(jīng)濟(jì)掠奪。1．李鴻章1872年在上海創(chuàng)辦輪船招商局，“前10年盈和，成為長江上重要商局，招商局和英商太古、怡和三家呈鼎立之勢”。這說明該企業(yè)的創(chuàng)辦 (

)A．打破了外商對中國航運(yùn)業(yè)的壟斷B．阻止了外國對中國的經(jīng)濟(jì)侵略C．標(biāo)志著中國近代化的起步D．使李鴻章轉(zhuǎn)變?yōu)槊褡遒Y本家解析：李鴻章是地主階級的代表，并未轉(zhuǎn)化為民族資本家；洋務(wù)運(yùn)動標(biāo)志著中國近代化的開端，但不是具體以某個企業(yè)的創(chuàng)辦為標(biāo)志；洋務(wù)運(yùn)動中民用企業(yè)的創(chuàng)辦在一定程度上抵制了列強(qiáng)的經(jīng)濟(jì)侵略，但是并未能阻止其侵略。故B、C、D三項(xiàng)表述都有錯誤。答案：A二、近代以來交通、通訊工具的進(jìn)步對人們社會生活的影響(1)交通工具和交通事業(yè)的發(fā)展，不僅推動各地經(jīng)濟(jì)文化交流和發(fā)展，而且也促進(jìn)信息的傳播，開闊人們的視野，加快生活的節(jié)奏，對人們的社會生活產(chǎn)生了深刻影響。(2)通訊工具的變遷和電訊事業(yè)的發(fā)展，使信息的傳遞變得快捷簡便，深刻地改變著人們的思想觀念，影響著人們的社會生活。2．清朝黃遵憲曾作詩曰：“鐘聲一及時，頃刻不少留。雖有萬鈞柁，動如繞指柔。”這是在描寫 (

)A．電話B．汽車C．電報 D．火車解析：從“萬鈞柁”“動如繞指柔”可推斷為火車。答案：D[典題例析][例1]

上海世博會曾吸引了大批海內(nèi)外人士利用各種交通工具前往參觀。然而在19世紀(jì)七十年代，江蘇沿江居民到上海，最有可能乘坐的交通工具是 (

)A．江南制造總局的汽車B．洋人發(fā)明的火車C．輪船招商局的輪船D．福州船政局的軍艦[解析]由材料信息“19世紀(jì)七十年代，由江蘇沿江居民到上?！笨膳袛嘧钣锌赡苁禽喆猩叹值妮喆答案]

C[題組沖關(guān)]1．中國近代史上首次打破列強(qiáng)壟斷局面的交通行業(yè)是(

)A．公路運(yùn)輸 B．鐵路運(yùn)輸C．輪船運(yùn)輸 D．航空運(yùn)輸解析：根據(jù)所學(xué)1872年李鴻章創(chuàng)辦輪船招商局，這是洋務(wù)運(yùn)動中由軍工企業(yè)轉(zhuǎn)向兼辦民用企業(yè)、由官辦轉(zhuǎn)向官督商辦的第一個企業(yè)。具有打破外輪壟斷中國航運(yùn)業(yè)的積極意義，這在一定程度上保護(hù)了中國的權(quán)利。據(jù)此本題選C項(xiàng)。答案：C2.右圖是1909年《民呼日報》上登載的一幅漫畫，其要表達(dá)的主題是(

)A．帝國主義掠奪中國鐵路權(quán)益B．西方國家學(xué)習(xí)中國文化C．西方列強(qiáng)掀起瓜分中國狂潮D．西方八國組成聯(lián)軍侵略中國解析：從圖片中可以了解到各國舉的燈籠是火車形狀，20世紀(jì)初的這一幅漫畫正反映了帝國主義掠奪中國鐵路權(quán)益。B項(xiàng)說法錯誤，C項(xiàng)不能反映漫畫的主題，D項(xiàng)時間上不一致。答案：A[典題例析][例2]

(2010·福建高考)上海是近代中國茶葉的一個外銷中心。1884年，福建茶葉市場出現(xiàn)了茶葉收購價格與上海出口價格同步變動的現(xiàn)象。與這一現(xiàn)象直接相關(guān)的近代事業(yè)是(

)A．電報業(yè) B．大眾報業(yè)C．鐵路交通業(yè) D．輪船航運(yùn)業(yè)[解析]材料主要反映了信息交流的快捷，故選A。[答案]

A[題組沖關(guān)]