1、變換器變換器電子技術(shù)處理電子技術(shù)處理顯示顯示記錄記錄一般診斷裝置的原理框圖一般診斷裝置的原理框圖機(jī)體參數(shù)機(jī)體參數(shù)基本內(nèi)容：基本內(nèi)容： 1、生物醫(yī)學(xué)信號(hào)的特點(diǎn)及其頻譜、生物醫(yī)學(xué)信號(hào)的特點(diǎn)及其頻譜 2、負(fù)反饋放大器、負(fù)反饋放大器 3、直流放大器、直流放大器 4、功率放大器、功率放大器一、生物醫(yī)學(xué)信號(hào)的特點(diǎn)一、生物醫(yī)學(xué)信號(hào)的特點(diǎn)1、頻帶范圍、頻帶范圍 DC- 幾幾KHZ 直流放大器直流放大器頻率低頻帶寬頻率低頻帶寬 （放大低頻信號(hào)）（放大低頻信號(hào)）一、生物醫(yī)學(xué)信號(hào)的特點(diǎn)一、生物醫(yī)學(xué)信號(hào)的特點(diǎn)二、生物醫(yī)學(xué)放大器的基本要求二、生物醫(yī)學(xué)放大器的基本要求1、高放大倍數(shù)、高放大倍數(shù)2、高輸入阻抗、高輸入阻抗3

2、、高共模抑制比、高共模抑制比4、低噪聲、低噪聲5、低漂移、低漂移6、適當(dāng)?shù)念l響、適當(dāng)?shù)念l響一、反饋的概念一、反饋的概念 凡是將放大電路輸出端的信號(hào)（電壓或電流）凡是將放大電路輸出端的信號(hào)（電壓或電流）的一部分或全部引回到輸入端，與輸入信號(hào)迭加，的一部分或全部引回到輸入端，與輸入信號(hào)迭加，就稱為就稱為反饋反饋。若引回的信號(hào)若引回的信號(hào)削弱削弱了輸入信號(hào)，就稱為了輸入信號(hào)，就稱為負(fù)反饋負(fù)反饋。若引回的信號(hào)若引回的信號(hào)增強(qiáng)增強(qiáng)了輸入信號(hào)，就稱為了輸入信號(hào)，就稱為正反饋正反饋。這里所說的信號(hào)一般是指交流信號(hào)，所以這里所說的信號(hào)一般是指交流信號(hào)，所以判斷正負(fù)反饋，就要判斷反饋信號(hào)與輸入信號(hào)判斷正負(fù)反饋，

3、就要判斷反饋信號(hào)與輸入信號(hào)的相位關(guān)系，同相是正反饋，反相是負(fù)反饋。的相位關(guān)系，同相是正反饋，反相是負(fù)反饋。取取+ + 加強(qiáng)輸入信號(hào)加強(qiáng)輸入信號(hào) 正反饋正反饋 用于振蕩器用于振蕩器取取 - - 削弱輸入信號(hào)削弱輸入信號(hào) 負(fù)反饋負(fù)反饋 用于放大器用于放大器負(fù)反饋的作用：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。高輸入電阻；降低輸出電阻；擴(kuò)展通頻帶。反饋框圖：反饋框圖：放大器放大器A輸出輸出Xo開環(huán)開環(huán)閉環(huán)閉環(huán)反饋網(wǎng)絡(luò)反饋網(wǎng)絡(luò)F疊加疊加反饋反饋信號(hào)信號(hào)實(shí)際被放大信號(hào)實(shí)際被放大信號(hào)輸入輸入XiXdXf二、負(fù)反饋的基本類型二、負(fù)反

4、饋的基本類型（一）電壓反饋和電流反饋（一）電壓反饋和電流反饋1、電壓反饋電壓反饋：反饋信號(hào)取自輸出電壓信號(hào)：反饋信號(hào)取自輸出電壓信號(hào)。判斷：設(shè)輸出電壓為零（輸出端短路），反饋信號(hào)也為零。判斷：設(shè)輸出電壓為零（輸出端短路），反饋信號(hào)也為零。2、電流反饋電流反饋：反饋信號(hào)取自輸出電流信號(hào)。：反饋信號(hào)取自輸出電流信號(hào)。判斷：設(shè)輸出電壓為零（輸出端短路），反饋信號(hào)不為零。判斷：設(shè)輸出電壓為零（輸出端短路），反饋信號(hào)不為零。 根據(jù)反饋所采樣的信號(hào)不同，可以分為電壓根據(jù)反饋所采樣的信號(hào)不同，可以分為電壓反饋和電流反饋。反饋和電流反饋。根據(jù)反饋信號(hào)在輸入端與輸入信號(hào)比較形式的不根據(jù)反饋信號(hào)在輸入端與輸入信號(hào)

5、比較形式的不同，可以分為同，可以分為串聯(lián)反饋串聯(lián)反饋和和并聯(lián)反饋并聯(lián)反饋。1、串聯(lián)反饋串聯(lián)反饋：反饋信號(hào)與輸入信號(hào)串聯(lián)反饋信號(hào)與輸入信號(hào)串聯(lián)（反饋電壓信號(hào)與反饋電壓信號(hào)與 輸入信號(hào)電壓比較輸入信號(hào)電壓比較）（二）串聯(lián)反饋和并聯(lián)反饋（二）串聯(lián)反饋和并聯(lián)反饋ufuiubeube=ui-uf串聯(lián)反饋使電路的串聯(lián)反饋使電路的輸入電阻增大。輸入電阻增大。iifibib=i-if2、并聯(lián)反饋并聯(lián)反饋：反饋信號(hào)與輸入信號(hào)并聯(lián)，：反饋信號(hào)與輸入信號(hào)并聯(lián)，(即反饋信號(hào)電即反饋信號(hào)電 流與輸入信號(hào)電流比較。流與輸入信號(hào)電流比較。)并聯(lián)反饋使電路的并聯(lián)反饋使電路的 輸入電阻減小。輸入電阻減小。（三）正、負(fù)反饋的判斷

6、（三）正、負(fù)反饋的判斷 采用瞬時(shí)極性法判斷，具體步驟為：事先采用瞬時(shí)極性法判斷，具體步驟為：事先假定放大器的輸入端對(duì)地加一個(gè)正的輸入信號(hào)，假定放大器的輸入端對(duì)地加一個(gè)正的輸入信號(hào)，然后按照放大器的組態(tài)逐極判斷出各個(gè)相關(guān)點(diǎn)的然后按照放大器的組態(tài)逐極判斷出各個(gè)相關(guān)點(diǎn)的極性，直至輸出信號(hào)的極性，然后判斷反饋信號(hào)極性，直至輸出信號(hào)的極性，然后判斷反饋信號(hào)的極性，確定是正反饋還是負(fù)反饋。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（四）四種形式的負(fù)反饋放大電路1、電壓串聯(lián)負(fù)反饋、電壓串聯(lián)負(fù)反饋+UCCC1RB1REC2RB2ubeufui 在輸入回路中，在輸入回路中，Re上的反饋電壓與

7、上的反饋電壓與加在三極管基極上加在三極管基極上的輸入信號(hào)電壓是的輸入信號(hào)電壓是串聯(lián)關(guān)系，相加的串聯(lián)關(guān)系，相加的結(jié)果是基極上輸入結(jié)果是基極上輸入電壓的變化量相應(yīng)電壓的變化量相應(yīng)減少，所以是負(fù)反減少，所以是負(fù)反饋。饋。 C1RbC2+ECuiuoReRL2. 電流串聯(lián)負(fù)反饋電流串聯(lián)負(fù)反饋+UCCRCC2C1RB1RERB2ubeufuiube=ui-uf 在輸入回路中，在輸入回路中，Re上的反饋電壓與加上的反饋電壓與加在三極管基極上的輸在三極管基極上的輸入信號(hào)電壓是串聯(lián)關(guān)入信號(hào)電壓是串聯(lián)關(guān)系，相加的結(jié)果是基系，相加的結(jié)果是基極上輸入電壓的變化極上輸入電壓的變化量相應(yīng)減少，所以是量相應(yīng)減少，所以是負(fù)

8、反饋。負(fù)反饋。 +UCCC1RFREC2Rc-3.電壓并聯(lián)負(fù)反饋電壓并聯(lián)負(fù)反饋uiRsibificAii if + ib if 與與ii 是并聯(lián)關(guān)系是并聯(lián)關(guān)系 4.電流并聯(lián)負(fù)反饋電流并聯(lián)負(fù)反饋三、負(fù)反饋對(duì)放大器性能的影響三、負(fù)反饋對(duì)放大器性能的影響基本放大基本放大電路電路A反饋回電反饋回電路路F +uoufuiuidoXXA.開環(huán)放大倍數(shù)開環(huán)放大倍數(shù)ofXXF.反饋系數(shù)反饋系數(shù)fidXXX.凈輸入信號(hào)凈輸入信號(hào)1.降低放大倍數(shù)降低放大倍數(shù)iofXXA.閉環(huán)放大倍數(shù)閉環(huán)放大倍數(shù)fdofXXXA.ofodXXXX.1FA11AFA1放大倍數(shù)降低了放大倍數(shù)降低了 倍倍AF111+AF稱為反饋深度稱為

9、反饋深度2. 提高放大倍數(shù)的穩(wěn)定性提高放大倍數(shù)的穩(wěn)定性AFAAf1如果反饋深度很深，則有如果反饋深度很深，則有1+AF1,所以：所以：FAFAAFAAf11所以對(duì)于深度負(fù)反饋，放大倍數(shù)的穩(wěn)定性大大提高。所以對(duì)于深度負(fù)反饋，放大倍數(shù)的穩(wěn)定性大大提高。3. 改善波形失真改善波形失真Auiuo加反饋前加反饋前加反饋后加反饋后ufuiAF+ 改善改善uoiu注意：只對(duì)放大器本身引起的失真有效，對(duì)原本就失注意：只對(duì)放大器本身引起的失真有效，對(duì)原本就失真的波形無(wú)效。真的波形無(wú)效。4. 展寬通頻帶展寬通頻帶5. 對(duì)輸入和輸出電阻的影響對(duì)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：串聯(lián)負(fù)反饋使

10、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小：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：電壓負(fù)反饋使電路的輸出電阻減?。?4)電流負(fù)反饋使電路的輸出電阻增加：電流負(fù)反饋使電路的輸出電阻增加：xo血壓血壓壓力感受器壓力感受器調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)xi 輸入輸入xi xf 頸動(dòng)脈竇頸動(dòng)脈竇一、直流放大器需要解決的兩個(gè)問題：一、直流放大器需要解決的兩個(gè)問題： 各級(jí)間的耦合問題：各級(jí)間的耦合問題： 零點(diǎn)漂移的問題：零點(diǎn)漂移的問題： 增加增加R2 、RE2 : 用于設(shè)置合適的用于設(shè)置合適的Q點(diǎn)。點(diǎn)。問題問題 1 :前后級(jí)前后級(jí)Q點(diǎn)相互影響。點(diǎn)相互影響。+UCCuoR

11、C2T2uiRC1R1T1R2RE2直接耦合電路的特殊問題直接耦合電路的特殊問題問題問題 2 :零點(diǎn)漂移。零點(diǎn)漂移。前一級(jí)的零漂將作為后一級(jí)的輸入信號(hào)，使得前一級(jí)的零漂將作為后一級(jí)的輸入信號(hào)，使得當(dāng)當(dāng) ui 等于零時(shí)，等于零時(shí)， uo不等于零。不等于零。uot0有時(shí)會(huì)將有時(shí)會(huì)將信號(hào)淹沒信號(hào)淹沒+UCCuoRC2T2uiRC1R1T1R2RE2二、差分放大器二、差分放大器 (differential amplifier)1. 預(yù)備知識(shí)預(yù)備知識(shí)ui1ui2放大電路放大電路uo差模信號(hào)（差模信號(hào)（differential-mode signal）: 兩個(gè)信號(hào)的兩個(gè)信號(hào)的大小相等、極性相反。大小相等、

12、極性相反。 （有用信號(hào)）（有用信號(hào)）共模信號(hào)共模信號(hào)(common-mode input signal)：兩個(gè)信號(hào)的兩個(gè)信號(hào)的大小相等、極性相同。（噪聲和干擾信號(hào)）。大小相等、極性相同。（噪聲和干擾信號(hào)）。2. 電路結(jié)構(gòu)電路結(jié)構(gòu) T1和和T2參數(shù)相同，具有相同的溫度特性和靜態(tài)工參數(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(duì)稱的結(jié)構(gòu)。具有兩個(gè)輸入端和兩個(gè)作點(diǎn)，電路具有對(duì)稱的結(jié)構(gòu)。具有兩個(gè)輸入端和兩個(gè)輸出端。成為輸出端。成為雙端輸入雙端輸入雙端輸出雙端輸出差分放大器。差分放大器。 3.抑制零漂的原理抑制零漂的原理uo= UC1 - UC2 = 0uo= (UC1 + uC1 ) - (UC2

13、 + uC2 ) = 0當(dāng)當(dāng) ui1 = ui2 =0 時(shí)：時(shí)：當(dāng)溫度變化時(shí)：當(dāng)溫度變化時(shí)： 4.差分放大器對(duì)信號(hào)的放大作用差分放大器對(duì)信號(hào)的放大作用（1）共模信號(hào)輸入）共模信號(hào)輸入uo= uC1 - uC2 0ui1 = ui2 cocCuuA （2）差模信號(hào)輸入）差模信號(hào)輸入ui1 = - ui2 uo= uC1 - uC2 不為零不為零 ) )2(idbeCnurRu ) )2(idbeCmurRu mnmnidbeCnmodurRuuu beCdrRA 由于由于RE在電路中起到了電流負(fù)反饋的作用，所以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，但是過大的的阻值越大越好，但是

14、過大的RE使得放大器的靜態(tài)工使得放大器的靜態(tài)工作點(diǎn)降低，所以外接負(fù)電源作點(diǎn)降低，所以外接負(fù)電源EE的作用是補(bǔ)償?shù)淖饔檬茄a(bǔ)償RE兩端的直兩端的直流壓降，使電路獲得合適的靜態(tài)工作點(diǎn)。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(duì)稱）直流分析（電路對(duì)稱）Rp Rp為調(diào)零電位器，來調(diào)節(jié)電路不對(duì)稱帶來的影響。為調(diào)零電位器，來調(diào)節(jié)電路不對(duì)稱帶來的影響。但是但是Rp的阻值很小，分析靜態(tài)工作點(diǎn)時(shí)可以略去。的阻值很小，分析靜態(tài)工作點(diǎn)時(shí)可以略去。a. 直流通路直流通路 ui1=0 ui2=0 +ECRB2RC1RB1I1I2IB1T1EEREc. 交流分析交流分析RB2RCui1uo1RB1ibui1

15、/RB1+(RB2/rbe)- ui1(RB2/rbe)/RB1+(RB2/rbe) RB2Ad1=uo1/ui1= -RB1+(RB2/rbe)-RB1+(RB2/rbe)同理同理Ad2= Ad1雙端輸出電壓為雙端輸出電壓為uo= uo1-uo2=Ad1 ui1- Ad2ui2=Ad1 ( ui1- ui2)雙端輸入雙端輸入雙端輸出差分放大器的差模電壓放大倍數(shù)為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雙端輸入電阻雙端輸入電阻ri2RB1+(RB2/rbe)雙端輸出電阻雙端輸出電阻ro2RC共模抑制比（共模抑制比（common mode ratio，KCMRR ）KCMRRAd/Ac 共模抑制比越大說明電路抑制零漂的性能越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(duì)稱好。如果電路完全對(duì)稱Ac0， KCMRR。分貝分貝dB(decibel) 表示表示 KCMRR = 20lg Ad/Ac (dB) 例例: 如果如果 KCMRR= 1000 KCMRR= 20lg1000=60dB 帶恒流源的差動(dòng)放大器帶恒流源的差動(dòng)放大器 +ECuoRC1RB1T1RS1RC2RB2T2RS2ui1ui2RER3EE