医用电子学实验..docx

医用电子学实验报告班级：生物医学工程121班姓名：xxx学号：xxxxxxx实验一 心电图（ECG）前置放大器实验目地1、掌握三运算放大器组成差动放大器的原理。2、掌握元器件参数变化对放大器性能指标的影响。3、加深对生物电信号和生物放大器的理解。实验设备EWB5.12仿真软件实验原理及设计思路下图是用三个运算放大器构成的一个实用的人体心电信号检测的前置放大器，两个氖灯作为电压限幅器。一旦两端的电压超过其击穿电压，则氖灯迅速导通，使其两端的电压降低接近于0伏，从而保护放大器，R11用来调节电路的共模抑制比。图2-1三电极心电前置放大器按图2-1连接，开关置于图中位置时（输入信号为100u/50Hz正弦信号），进行模拟仿真后，实验结果如图2-2所示：电流表直流档电流表交流档图2-2图2-1所示，是典型的三运算放大器组成的差动放大器，根据A1、A2、A3的理想特性，R5、R6、R7中的电流相等，得到从而导出（R6=R5）以上二式相加得注意到则差模增益为只要调节R5，就可以改变三运算放大器的增益，而不影响整个电路的对称性。三运算放大器组成差动放大器具有高共模抑制比、高输入阻抗和可变增益等一系列优点，它是目前最典型的生理参数测量用的前置放大器，且已在各类生物医学仪器中获得广泛应用。四、实验内容及步骤用EWB软件按图2-1三电极心电前置放大器电路图接线、设置各元件参数、创建电路，接入示波器，并保存电路。激活仿真电路，用示波器、万用表，观察波形、读取实验数据，并记录于表2-1中。当开关连接100u/50Hz的正弦波信号时，示波器波形如下图所示：当开关连接0.1mV/50H/90%的矩形波信号时，示波器波形如下图所示：当开关连接0V的正弦波信号时，示波器波形如下图所示：表2-1三电极心电前置放大器实验记录表模拟输入输出示波器（波形）万用表交流档直流档正弦波100u/50Hz2.2990mv1.7990mv0V0.000mv1.7990mv矩形波0.1mV/50H/90%689.1mv-270.1mv计算放大倍数，并记录与表2-2中。表2-2模拟输入输出（万用表交流档）放大倍数放大倍数计算值正弦波100uV/50Hz2.2990mv22.99234、将模拟正弦信号调整为零（Vi=0），测量出此时的输出电压（零漂）；改变R11的数值使零点漂移最小，记录下R11的数值；将三只运算放大器设为理想运算放大器，记录有关数据、填入表2-3中。表2-3模拟输入为零（Vi=0）输出（万用表直流档）R11=10KR11=10.00825K理想运放正弦波0V/50Hz1.7990mv-6.6075uV0当R11取10.00825K时，万用表显示的数值如下图所示：实验二有源低通滤波及50Hz陷波器实验目地加深对有源滤波及50Hz陷波器的认识和理解。认识有源滤波器生物信号处理中的意义。实验设备EWB5.12仿真软件实验原理有源低通滤波通常由RC网络和集成运放构成，利用它可以突出有用频率的信号、抑制干扰、噪声，或者衰减无用的信号，达到提高信噪比或选频的目的。实验内容及步骤一阶低通滤波器图3-1一阶低通滤波器由图3-1电路可知，电路的传递函数为记：为通带增益，故上式可写作：考虑到： w=w0= 时，并注意到： S=jw ，则即下降3个分贝故一阶低通滤波器的通带截止频率为按图3-1接线，用波特图示仪测量通带截止频率，填入表2-1，并绘出其波特图。一阶低通滤波器通带截止频率为100.0Hz，其波特如图所示：表2-1通带截止频率测量值计算值100.0Hz97.08Hz2）将电路中的理想运放改为LM741，观测并记录其波特图。将理想运放改为LM741后，其波特图如图所示：二阶低通滤波器图3-2二阶低通滤波及波特图由图3-2可知，电路中R1和C2构成两个反馈支路，其反馈的强弱均与信号的频率有关，图中的运放可以看作无限增益（指理想运放）的放大环节，因此被称为无限增益多路反馈滤波电路。其输出电压与C1上电位的关系是据节点（R1、R2、R3、C1相连接的点）电流法可得解以上两式组成的方程组，可得传递函数如下：通带截止频率及Q值为：1）按图3-2接线，用波特图示仪测量通带截止频率，填入表2-2，并绘出其波特图。表2-2通带截止频率测量值计算值28.54Hz 29.4Hz其通带截止频率为28.54Hz，波特图如图所示：将电路中的理想运放改为LM741，观测并记录其波特图。将理想运放改为LM741后，波特图如图所示：双T带阻滤波器（陷波器）图3-3 双T带阻滤波器用Y--- 变换技术，可推导出双T网络的传递函数为当时，H(wo)=0，即中心频率为按图3-3接线，用波特图示仪测中心频率、填入表2-3中，并绘出其波特图。表2-3中心频率测量值计算值52.21Hz51.75Hz双T带阻滤波器