Читайте также:
|
|
Усилителями электрических сигналов или электронными усилителями называют устройства, увеличивающие эти сигналы за счет энергии постороннего источника. Прямое, непосредственное измерение биоэлектрического сигнала или сигнала, созданного на выходе генераторного датчика, является трудновыполнимой задачей, так как эти сигналы обычно весьма малы. Именно поэтому в структурной схеме необходим усилитель электрических сигналов. Ради определенности проиллюстрируем особенности усиления медико-биологических электрических сигналов на примере биоэлектрических сигналов, т. е. тех сигналов, которые снимаются электродами с биологического объекта. Специфика усилителей биопотенциалов определяется следующими основными особенностями этой разновидности электрических колебаний: 1) выходное сопротивление биологической системы совместно с сопротивлением электродов обычно достаточно высокое; 2) биопотенциалы — медленно изменяющиеся сигналы; 3) биопотенциалы — слабые сигналы.
В электрофизиологии считают, что Rвх должно в 10—20 раз превышать наибольшее возможное значение Ri.
Малая частота биологических электрических сигналов приводит к тому, что в цепях усилителя невозможно использовать конденсаторы, так как при малых частотах значительно возрастает емкостное сопротивление. Приходится использовать специальные усилители постоянного тока. Малость биопотенциалов побуждает использовать усилители с достаточно большим коэффициентом усиления, поэтому даже небольшие помехи, попадающие на вход усилителя, могут исказить полезный биоэлектрический сигнал и вызвать ложную информацию. Помехами можно считать любые токи или напряжения на выходе усилителя при отсутствии на его входе полезного сигнала. От одних помех можно избавиться или уменьшить их влияние, усложнив и удорожив конструкцию усилителя. От других избавиться в принципе невозможно, и поэтому приходится использовать каскад с небольшим коэффициентом усиления. Так, например, если усилительная схема питается от выпрямителя с несовершенным фильтром, то возникает фон, соответствующий периодичности тока городской электросети. Улучшение выпрямления, «сглаживание» пульсаций, устраняет этот фон.
Переменный ток городской сети может наводить э. д. с. вследствие электромагнитной индукции в рядом расположенных усилительных цепях и биологических объектах. Экранирование усилителя и проводников в его цепи, а также исследуемых систем, удаление этих элементов от проводников с переменным током позволяет устранить или уменьшить и эти помехи.
Если детали усилителя (электроды ламп, пластины конденсаторов и др.) будут колебаться, то это приведет к периодическому изменению параметров схемы и, как следствие, к возникновению случайных электромагнитных колебаний — микрофонный эффект. Укрепляя детали схемы и усиливая амортизацию, можно уменьшить или ликвидировать и помехи этого вида.
Большая группа помех получила название шумов. Шум слышен, например, в приемнике в виде шипения, треска и шороха. Особенно это заметно при большом усилении. Шум слышен лишь тогда, когда его частотные характеристики попадают в область 20 Гц — 20 кГц. Если графически изобразить зависимость силы тока или напряжения на выходе усилителя от времени, то даже при отсутствии сигнала на входе сила тока и напряжение не будут постоянны.
Усилители: по току, по напряжению, усилители мощности.
Обратная связь в электронных усилителях. Повторители. Для медико-биологических целей применяют усилители с глубокой отрицательной обратной связью. Отрицательная обратная связь препятствует развитию, изменению процесса и стабилизирует его. Это важно и для электронных устройств. Применительно к усилителю обратная связь означает воздействие сигнала с его выхода на вход.
Возможная структурная схема усилителя с обратной связью изображена на рис. 22.18. Здесь цепь обратной связи подключена к выходу усилителя параллельно его нагрузке; следовательно, напряжение Uос обратной связи прямо пропорционально напряжению Uвых на выходе. Напряжение обратной связи во входной цепи включено последовательно с напряжением Ur источника сигнала (генератора).
Рассчитаем коэффициент усиления усилителя, охваченного обратной связью. Назовем отношение β= Uос/ Uвых коэффициентом передачи цепи обратной связи.
Kсв= Uвых/ Ur - коэффициент усиления схемы с обратной связью.
Отношение Kсв= Uвых/ Uвх является коэффициентом усиления по напряжению собственно усилителя, без цепи обратной связи.
Дата добавления: 2015-08-13; просмотров: 289 | Нарушение авторских прав
<== предыдущая страница | | | следующая страница ==> |
Датчики медико-биологической информации | | | When I _____ the telephone ______. |