生物醫(yī)學(xué)常用放大器一、生物電信號(hào)的根本特性1.生物信號(hào)的定義：攜帶生物信息的信號(hào)。生物電信號(hào)：如心電、腦電、肌電等非生物電信號(hào)：如體溫、血壓、呼吸等分類：注意：非生物電信號(hào)的采集需要適宜傳感器將其轉(zhuǎn)換成電信號(hào)。第三章生物醫(yī)學(xué)常用放大器2〔1〕頻率特性：生物電信號(hào)的頻帶主要在低頻和超低頻范圍內(nèi)。如腦電信號(hào)的頻帶集中在0.5至100范圍；心電信號(hào)的頻帶在0.05至100；肌電信號(hào)的頻帶為10至2?！?〕幅值特性：生物電信號(hào)的幅度較小，只有毫伏級(jí)甚至微伏級(jí)。如腦電信號(hào)在幾微伏到幾百微伏變化，肌電信號(hào)在幾微伏到幾千微伏變化。第三章生物醫(yī)學(xué)常用放大器3二、生物醫(yī)學(xué)放大器的根本要求根本要求：由于生物醫(yī)學(xué)信號(hào)頻率較低且頻帶較寬、阻抗較高且幅度較低和信噪比較小的特點(diǎn)，選用放大器有如下要求：第三章生物醫(yī)學(xué)常用放大器4一、從一個(gè)例子說起輸入量：、、反響——將電子系統(tǒng)輸出回路的電量〔電壓或電流〕，以一定的方式送回到輸入回路的過程。3.2反響的根本概念輸出量：、、正向傳輸——信號(hào)從輸入端到輸出端的傳輸TUBEICICUEIB穩(wěn)定工作點(diǎn)電路：一定第三章生物醫(yī)學(xué)常用放大器5第三章生物醫(yī)學(xué)常用放大器二.幾個(gè)根本概念1.開環(huán)與閉環(huán)電路中只有正向傳輸，沒有反向傳輸，稱為開環(huán)狀態(tài)。正向傳輸——信號(hào)從輸入端到輸出端的傳輸反向傳輸——信號(hào)從輸出端到輸入端的傳輸既有正向傳輸，又有反響稱為閉環(huán)狀態(tài)。信號(hào)的正向傳輸信號(hào)的正向傳輸反響傳輸(通路)〔反響網(wǎng)絡(luò)〕6第三章生物醫(yī)學(xué)常用放大器直流反響——假設(shè)電路將直流量反響到輸入回路，那么稱直流反響。該電路引入直流反響的目的，是為了穩(wěn)定靜態(tài)工作點(diǎn)Q。交流反響——假設(shè)電路將交流量反響到輸入回路，那么稱交流反響?！踩缛サ綦娙荨辰涣鞣错?，影響電路的交流工作性能。直流反響交流反響ic7解：根據(jù)反響到輸入端的信號(hào)是交流還是直流還是同時(shí)存在，來進(jìn)展判別。例：判斷以下圖中有哪些反響回路，是交流反響還是直流反響。交、直流反響交流反響注意電容的“隔直通交〞作用！8例：根本放大器，無反響，凈輸入量，電壓放大倍數(shù)為：負(fù)反響——輸入量不變時(shí)，引入反響后使凈輸入量減小，放大倍數(shù)減小。引入反響后，凈輸入量，電壓放大倍數(shù)為：可見，凈輸入量減小，放大倍數(shù)減小，所以是負(fù)反響。正反響——輸入量不變時(shí)，引入反響后使凈輸入量增加，放大倍數(shù)增加。9本級(jí)反響——反響只存在于某一級(jí)放大器中級(jí)間反響——反響存在于兩級(jí)以上的放大器中例級(jí)間反響本級(jí)反響本級(jí)反響103.3負(fù)反響放大器的四種類型負(fù)反響類型有四種組態(tài):電壓串聯(lián)負(fù)反響電壓并聯(lián)負(fù)反響電流串聯(lián)負(fù)反響電流并聯(lián)負(fù)反響11一.電壓串聯(lián)負(fù)反響根據(jù)瞬時(shí)極性判斷是負(fù)反響，所以該電路為電壓串聯(lián)負(fù)反響從輸入端看，有：ud=ui-uf故為串聯(lián)負(fù)反響。用“瞬時(shí)極性法〞判斷反響極性：假設(shè)某一瞬時(shí)，在放大電路的輸入端參加一個(gè)正極性的輸入信號(hào)，按信號(hào)傳輸方向依次判斷相關(guān)點(diǎn)的瞬時(shí)極性，直至判斷出反響信號(hào)的瞬時(shí)極性。如果反響信號(hào)的瞬時(shí)極性使凈輸入減小，那么為負(fù)反響；反之為正反響。反饋電壓：因?yàn)榉错懥颗c輸出電壓成比例，所以稱電壓反響。12分立電路電壓串聯(lián)負(fù)反響uOufud(ube)

uO電壓負(fù)反響的特性——穩(wěn)定輸出電壓穩(wěn)定過程：負(fù)載變化時(shí)，輸出電壓穩(wěn)定——輸出電阻↓一定13根據(jù)瞬時(shí)極性判斷是負(fù)反響，所以該電路為電壓串聯(lián)負(fù)反響。id=ii-if從輸入端看有：因?yàn)榉错懥颗c輸出電壓成比例，所以是電壓反響。

反饋電流：故為并聯(lián)負(fù)反響。14分立電路電壓并聯(lián)負(fù)反響反響量與輸出電壓成比例，所以是電壓反響。根據(jù)瞬時(shí)極性判斷是負(fù)反響，所以該電路為電壓串聯(lián)負(fù)反響=在輸入端有故為并聯(lián)負(fù)反響。因?yàn)榉错戨娏鳎?5根據(jù)瞬時(shí)極性判斷是負(fù)反響，所以該電路為電流串聯(lián)負(fù)反響。又因?yàn)樵谳斎攵擞?id=ii-if反響電流：因?yàn)榉错懥颗c輸出電流成比例，所以是電流反響。故為并聯(lián)負(fù)反響。16分立電路組成的電流并聯(lián)負(fù)反響引入電流負(fù)反響的目的——穩(wěn)定輸出電流穩(wěn)定過程：負(fù)載變化時(shí)，輸出電流穩(wěn)定——輸出電阻↑io(ic2)ifid（ib）io(ic2)17反響電壓：根據(jù)瞬時(shí)極性判斷是負(fù)反響，所以該電路為電流串聯(lián)負(fù)反響ud=ui-uf又因?yàn)樵谳斎攵擞幸驗(yàn)榉错懥颗c輸出電流成比例，所以是電流反響。故為串聯(lián)負(fù)反響。18分立電路組成的電流串聯(lián)負(fù)反響電路ioufudio引入電流負(fù)反響的目的——穩(wěn)定輸出電流穩(wěn)定過程：負(fù)載變化時(shí)，輸出電流穩(wěn)定——輸出電阻↑191.直流反響與交流反響——注意電容的“隔直通交〞作用例題1:試判斷以下圖電路中有哪些反響支路，各是直流反響還是交流反響？202.反響極性：正反響與負(fù)反響判定方法——“瞬時(shí)極性法〞例題2:試判斷以下電路中反響支路的反響極性。對(duì)于串聯(lián)反響：輸入量與反響量作用在不同的兩點(diǎn)上，假設(shè)輸入量與反響量的瞬時(shí)極性一樣為負(fù)反響，瞬時(shí)極性相反為正反響。對(duì)于并聯(lián)反響：輸入量與反響量作用在同一點(diǎn)上，假設(shè)反響元件兩端瞬時(shí)極性相反為負(fù)反響，瞬時(shí)極性一樣為正反響。動(dòng)畫演示21223.取樣方式——電壓反響與電流反響假設(shè)輸出端交流短路〔0〕，即0，假設(shè)反響信號(hào)消失了，那么為電壓反響；假設(shè)反響信號(hào)仍然存在，那么為電流反響。電壓反響：反響信號(hào)的大小與輸出電壓成比例。判斷方法——輸出短路法：電流反響：反響信號(hào)的大小與輸出電流成比例。23例題3:試判斷以下電路中引入的反響是電壓反響還是電流反響。24254.比較方式——串聯(lián)反響和并聯(lián)反響串聯(lián)反響：反響信號(hào)與輸入信號(hào)加在放大電路輸入回路的兩個(gè)電極。有：=

并聯(lián)反響：反響信號(hào)與輸入信號(hào)加在放大電路輸入回路的同一個(gè)電極。有：=

此時(shí)反響信號(hào)與輸入信號(hào)是電壓相加減的關(guān)系。此時(shí)反響信號(hào)與輸入信號(hào)是電流相加減的關(guān)系。26對(duì)于三極管電路：假設(shè)反響信號(hào)與輸入信號(hào)同時(shí)加在三極管的基極或發(fā)射極，那么為并聯(lián)反響。假設(shè)反響信號(hào)與輸入信號(hào)一個(gè)加在基極一個(gè)加在發(fā)射極那么為串聯(lián)反響。27對(duì)于運(yùn)放電路：假設(shè)反響信號(hào)與輸入信號(hào)同時(shí)加在同相端或反相端為并聯(lián)反響。假設(shè)反響信號(hào)與輸入信號(hào)一個(gè)加在同相端一個(gè)加在反相端那么為串聯(lián)反響。28例題4:試判斷以下電路中引入的反響是串聯(lián)反響還是并聯(lián)反響。2930例題5:試判斷以下電路中的反響組態(tài)。解:電壓串聯(lián)負(fù)反響。31解:電壓并聯(lián)負(fù)反響。例題6:試判斷以下電路中的反響組態(tài)。32〔1〕串聯(lián)反響5.信號(hào)源對(duì)反響效果的影響=所以應(yīng)為恒壓源，即信號(hào)源內(nèi)阻越小越好。要想反響效果明顯，就要求變化能有效引起的變化。33〔2〕并聯(lián)反響=所以應(yīng)為恒流源，即信號(hào)源內(nèi)阻越大越好。要想反響效果明顯，就要求變化能有效引起的變化。34基本放大電路A反饋網(wǎng)絡(luò)F放大：迭加：1.方框圖：A稱為開環(huán)放大倍數(shù)+–反饋：稱為閉環(huán)放大倍數(shù)AF=Xo/Xi輸出信號(hào)輸入信號(hào)反響信號(hào)凈輸入信號(hào)F稱為反響系數(shù)設(shè)Xf與Xi同相六.負(fù)反響放大電路的方框圖負(fù)反饋放大器352.負(fù)反響放大器的一般關(guān)系閉環(huán)放大倍數(shù)：放大：反饋：迭加：AF=Xo/Xi=Xo/(Xd+Xf)=Xo/(+XoF)=XoA11A+F=A1+AF363.關(guān)于反響深度的討論一般負(fù)反響稱為反饋深度深度負(fù)反響正反響自激振蕩373.4負(fù)反響對(duì)放大電路性能的影響提高增益的穩(wěn)定性減少非線性失真擴(kuò)展頻帶改變輸入電阻和輸出電阻在放大器中引入負(fù)反響降低了放大倍數(shù)使放大器的性能得以改善：38一.提高放大倍數(shù)的穩(wěn)定性閉環(huán)時(shí)那么只考慮幅值有即閉環(huán)增益相對(duì)變化量比開環(huán)減小了1倍另一方面:在深度負(fù)反響條件下即閉環(huán)增益只取決于反響網(wǎng)絡(luò)。當(dāng)反響網(wǎng)絡(luò)由穩(wěn)定的線性元件組成時(shí)，閉環(huán)增益將有很高的穩(wěn)定性。392.改善放大器的非線性失真Auiufuiuoud加反響前加反響后AF+–失真改善uouo403.擴(kuò)展放大器的通頻帶放大電路參加負(fù)反響后，增益下降，但通頻帶卻加寬了。無反響時(shí)放大器的通頻帶：fH－fH有反響時(shí)放大器的通頻帶：f－f可以證明：=(1)放大器的一個(gè)重要特性：增益與通頻帶之積為常數(shù)。即：××020lg|A|（dB）F（Hz）AmfLfHfLffHfAmf414.負(fù)反響對(duì)輸入電阻的影響(1)串聯(lián)負(fù)反響使輸入電阻增加

無反響時(shí)：有反響時(shí)：(2)并聯(lián)負(fù)反響使輸入電阻減小無反響時(shí)：有反響時(shí)：5.負(fù)反響對(duì)輸出電阻的影響電壓負(fù)反響→穩(wěn)定輸出電壓〔當(dāng)負(fù)載變化時(shí)〕→恒壓源→輸出電阻小。(1)電壓負(fù)反響使輸出電阻減小電流負(fù)反響→穩(wěn)定輸出電流〔當(dāng)負(fù)載