В) Снятие амплитудной характеристики усилителя и определение его динамического диапазона.

Порядок выполнения работы Усилители

Проверить правильность подключения приборов по представленной измерительной схеме:

,

Проверить наличие заземления и включить приборы в сеть.

Как видно их этой схемы, переменное напряжение заданной частоты поступает c генератора на вход усилителя: U вх = U ген, а напряжение на выходе усилителя U вых измеряется отдельным вольтметром.

А) Снятие частотной характеристики усилителя и определение его полосы пропускания.

1. Установить на генераторе напряжение U ген = U вх = 10 мВ;

2. Установить шаг изменения частоты «frequency step» = 50 Гц;

3. Установить начальную частоту «frequency» = 50 Гц;

4. Определить по вольтметру напряжение на выходе усилителя U вых, результаты занести в таблицу 1.

5. Установить на генераторе следующую частоту, указанную в таблице, и повторить пункт 4.

Таблица 1.

Частота v, Гц	lg v	U вх, мВ	U вых, мВ	K= U вых/ U вх
	1,7
	2,0
	2,3
	2,7
1000*	3,0
	3,3
	3,7
	4,0
	4,3
	4,7

*) Начиная с этой частоты следует установить шаг изменения частоты «frequency step» = 1000 Гц;

Построить график зависимости коэффициента усиления K от логарифма частоты, определить Кмакс,, вычислить 0,7·Кмакс, и определить полосу пропускания усилителя.

В) Снятие амплитудной характеристики усилителя и определение его динамического диапазона.

1. Установить на генераторе частоту, соответствующую примерно середине полосы пропускания усилителя (v ≈ 10-20 кГц).

2. Установить шаг изменения напряжения «amplituda step» = 1 мВ.

3. Установить на генераторе напряжение U ген (= U вх) =0,1 мВ, (для этого установите амплитуду 1мВ и ослабление «attenuator» = –20 дБ.)

4. Определить по вольтметру напряжение на выходе усилителя U вых ирезультаты занести в таблицу 2.

5. Установить на генераторе напряжение 1мВ (установить «attenuator»= 0) и повторить пункт 4, и так далее в соответствии с таблицей 2.

Таблица 2. Частота v= Гц

U вх, мВ	0,1						15…
U вых, мВ

6. Построить график зависимости U вых от U вх, определить по линейному участку этой кривой границы динамического диапазона усилителя, а затем выразить его в децибелах.

В ВЫВОДАХ указать полосу пропускания и динамический диапазон усилителя.

Контрольные вопросы:

1. Что называется усилителем электрических сигналов, виды усилителей, требования к усилителям? Что называется коэффициентом усиления?

2. Гармонический анализ периодических процессов. Теорема Фурье. Что такое гармонический спектр сигнала?

3. Что такое частотная характеристика усилителя? Каков ее вид для идеального и реального усилителя?

4. Что такое полоса пропускания усилителя и как она определяется?

5. Амплитудная характеристика и динамический диапазон усилителя ре­ального и идеального. Как они определяются?

6. При выполнении каких условий биосигнал усиливается без существен­ных искажений?

7. Каков диапазон амплитуд и полоса частот биоэлектрических сигналов, поступаю­щих с поверхности тела человека при регистрации электрокардиограмм (ЭКГ), электромиограмм (ЭМГ), электроэнцефалограмм (ЭЭГ)?

8. Дифференциальный усилитель. Чем обусловлено его применение для регистрации биопотенциалов? Нарисуйте схему подключения дифференциального усилителя при регистрации II стандартного отведения Эйнтховена.

9. Почему для регистрации биопотенциалов следует использовать усилители и вольтметры с высоким входным сопротивлением?

Решить задачи:

1. Частота сердечных сокращений около 1 Гц, а частотная полоса уси­лителя для электрокардиографии должна лежать в диапазоне 0,5-400 Гц. Почему? Ведь сердце не сокращается с частотой в сотни Гц.

2. Частотная характеристика усилителя лежит в диапазоне частот
60-1000 Гц. Пригоден ли он для регистрации ЭКГ?

3. Динамический диапазон усилителя лежит в интервале от U_вх1 = 0,1 мВ до U _вх2 = 10 мВ. Можно ли применять его для регистрации энцефаллограммы, электрокардиограммы? Вычислите значение динамического диапазона в децибелах.

4. При регистрации биопотенциала Е0 напряжение на входе усилителя определяется формулой (Uвх и Uвых – напряжения на входе и на выходе усилителя, К – коэффициент усиления, Rвх – входное сопротивление усилителя, Ri- переходное сопротивление цепи):

А) Е0/(1 + Ri/Rвх); Б) 20lg(Uвых /Uвх); В) К·Uвых.; Г) E0;

5. Амплитуда сигнала, подаваемая на вход усилителя, равна 2 мВ. Если на выходе усилителя амплитуда сигнала равна 0,5 В, то коэффициент усиления К равен …. (Ответ: 250)

6. Если максимальное значение коэффициента усиления Кмах = 80, то на границах полосы пропускания коэффициент усиления равен… (Ответ: 56)

7. Если амплитуда R –зубца экг на выходе усилителя электрокардиографа равна 0,6 В при коэффициенте усиления К = 400, то амплитуда этого зубца на входе усилителя равна … мВ (Ответ: 1,5)

8. Ширина динамического диапазона усилителя равна 40 Дб. Если нижняя граница этого диапазона Uвх1 = 0,8 мВ, то его верхняя граница Uвх2 равна … мВ. (Ответ: 80)

Литература:

1. Конспект лекций.

2. А.Н.Ремизов. Медицинская и биологическая физика.

Дата добавления: 2015-07-16