生物医学电子学—生物电前置放大器设计资料.ppt

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1、1生物医学电子学生物电前置放大器设计2介绍内容介绍内容n生命的本质在于生命的本质在于“电电”，因此，生物电，因此，生物电是最重要的生物医学信号，携带着丰富是最重要的生物医学信号，携带着丰富的生理、病理信息。的生理、病理信息。n信号特点：低频：信号特点：低频：DC2000Hz；低幅值：；低幅值：V mV量级；高内阻且可变。量级；高内阻且可变。n强干扰（各种生物电之间）强干扰（各种生物电之间）n被测对象的特殊性：人体被测对象的特殊性：人体介绍内容介绍内容引言引言设计要求设计要求信号与干扰信号与干扰抑制干扰的主要抑制干扰的主要措施措施小结小结3介绍内容介绍内容n总体增益总体增益n系统带宽系统带宽n动

2、态范围动态范围n噪声与干扰的抑制噪声与干扰的抑制n其他：电源、其他特殊要求其他：电源、其他特殊要求介绍内容介绍内容引言引言设计要求设计要求信号与干扰信号与干扰抑制干扰的主要抑制干扰的主要措施措施小结小结4介绍内容介绍内容n信号与干扰（以心电信号为例）信号与干扰（以心电信号为例）介绍内容介绍内容引言引言设计要求设计要求信号与干扰信号与干扰抑制干扰的主要抑制干扰的主要措施措施小结小结其他医疗仪器的噪声电极噪声50Hz泄漏电流干扰50Hz电场干扰电子器件噪声高频干扰输入高通滤波屏蔽导联线输入保护电路提高前级放大器增益 选用低噪声器件输入低通滤波采用隔离放大器提高共模抑制比50Hz陷波提高放大器输入阻

3、抗共模驱动电路右腿驱动 电路悬浮电源5介绍内容介绍内容n仪器放大器（仪器放大器（1）介绍内容介绍内容引言引言设计要求设计要求信号与干扰信号与干扰抑制干扰的主要抑制干扰的主要措施措施小结小结A1VoR6R1A3R3Vi2RWR2Vi1R5R4A2VO1n运放构成深度负反馈放大器运放构成深度负反馈放大器n差动放大（双端输入）差动放大（双端输入）n同相放大器同相放大器高输入阻抗高输入阻抗增益稳定增益稳定高共模抑制比高共模抑制比6介绍内容介绍内容n仪器放大器（仪器放大器（2）介绍内容介绍内容引言引言设计要求设计要求信号与干扰信号与干扰抑制干扰的主要抑制干扰的主要措施措施小结小结A1VoR6R1A3R3

4、Vi2RWR2Vi1R5R4A2VO1n选用优质运放选用优质运放n提高第一级的增益提高第一级的增益进一步提高共模抑制比进一步提高共模抑制比高输入阻抗高输入阻抗降低放大器本身的噪声降低放大器本身的噪声降低电极噪声降低电极噪声高共模抑制比高共模抑制比提高输入阻抗提高输入阻抗低噪声低噪声提高电路共模抑制比提高电路共模抑制比降低放大器噪声降低放大器噪声高增益高增益提高电路共模抑制比提高电路共模抑制比提高输入阻抗提高输入阻抗7介绍内容介绍内容n仪器放大器（仪器放大器（3）介绍内容介绍内容引言引言设计要求设计要求信号与干扰信号与干扰抑制干扰的主要抑制干扰的主要措施措施小结小结A1VoR6R1A3R3Vi2

5、RWR2Vi1R5R4A2VO1n选用优质运放选用优质运放低功耗低功耗降低热噪声和电源噪声降低热噪声和电源噪声增加动态范围、抑制非线性失真和支持在增加动态范围、抑制非线性失真和支持在低电压工作低电压工作轨轨轨轨降低放大器噪声降低放大器噪声提高电路共模抑制比提高电路共模抑制比n选用优质电阻等选用优质电阻等8介绍内容介绍内容n屏蔽屏蔽介绍内容介绍内容引言引言设计要求设计要求信号与干扰信号与干扰抑制干扰的主要抑制干扰的主要措施措施小结小结n屏蔽室屏蔽室n屏蔽线（电缆）屏蔽线（电缆）n屏蔽合屏蔽合技术技术的缺点的缺点大幅度增加成本、使用不便大幅度增加成本、使用不便稍稍增加成本、使用稍为不便，是最常用的

6、手段。稍稍增加成本、使用稍为不便，是最常用的手段。增加分布电容且不对称，导致电路共模抑制比下降增加分布电容且不对称，导致电路共模抑制比下降稍稍增加成本、在存在强干扰和要求高时使用稍稍增加成本、在存在强干扰和要求高时使用50Hz 工频电源线工频电源线9介绍内容介绍内容介绍内容介绍内容引言引言设计要求设计要求信号与干扰信号与干扰抑制干扰的主要抑制干扰的主要措施措施小结小结n输入滤波n高通滤波目的目的第一层第一层效益效益抑制极抑制极化电压化电压提高放大提高放大器增益器增益副作用副作用提高放大器共模抑制比提高放大器共模抑制比降低放大器噪声系数降低放大器噪声系数第二层第二层效益效益弊端弊端阻容元件不对称

7、阻容元件不对称严重降低放大器严重降低放大器的共模抑制比的共模抑制比n低通滤波目的目的第一层第一层效益效益抑制高抑制高频干扰频干扰提高放大提高放大器增益器增益提高放大器共模抑制比提高放大器共模抑制比降低放大器噪声系数降低放大器噪声系数第二层第二层效益效益10介绍内容介绍内容介绍内容介绍内容引言引言设计要求设计要求信号与干扰信号与干扰抑制干扰的主要抑制干扰的主要措施措施小结小结n共模反馈驱动A3UicR0A2Uid/2A1Uid/2R0RS1RS2A4UO11介绍内容介绍内容介绍内容介绍内容引言引言设计要求设计要求信号与干扰信号与干扰抑制干扰的主要抑制干扰的主要措施措施小结小结n右腿驱动（a）（b

8、）从图（b）所示等效电路可以求出辅助放大器不饱和时的共模电压。高阻输入级的共模增益为1，故辅助放大器A3的反相端输入为 （1）由此得 （2）因为 ，将上式代入，得 （3）12介绍内容介绍内容介绍内容介绍内容引言引言设计要求设计要求信号与干扰信号与干扰抑制干扰的主要抑制干扰的主要措施措施小结小结n隔离放大器iFiOec前置放大器后级放大器其他电路交流电源电池DC/DC13介绍内容介绍内容介绍内容介绍内容引言引言设计要求设计要求信号与干扰信号与干扰抑制干扰的主要抑制干扰的主要措施措施小结小结n悬浮电源A3UicR0A2Uid/2A1Uid/2R0RS1RS2A4UOVCCVCCVCCVCCVCCV

9、CCECCVCCECCVCC14介绍内容介绍内容介绍内容介绍内容引言引言设计要求设计要求信号与干扰信号与干扰抑制干扰的主要抑制干扰的主要措施措施小结小结n信号的特点生物电前置放大器的设计 小结n应用要求n噪声的特点n核心是提高信噪比15介绍内容介绍内容介绍内容介绍内容引言引言设计要求设计要求信号与干扰信号与干扰抑制干扰的主要抑制干扰的主要措施措施小结小结n采用仪器放大器生物电前置放大器的设计 小结n屏蔽技术n共模驱动提高信噪比/抑制干扰的主要电路设计方法n右腿驱动n隔离放大器n悬浮电源n滤波16此此课课件下件下载载可自行可自行编辑编辑修改，修改，仅仅供参考！供参考！感感谢谢您的支持，我您的支持，我们们努力做得更好！努力做得更好！谢谢谢谢