第03章生物医学常用放大器探析.ppt

医学电子学基础;第三章 生物医学常用放大器;第一节 生物电信号的特点;一、生物电信号的基本特性;（1）频率特性：生物电信号的频带主要在低频和超低频范围内。如脑电信号的频带集中在0.5Hz至100Hz范围；心电信号的频带在0.05Hz至100Hz；肌电信号的频带为10Hz至2KHz。 （2）幅值特性：生物电信号的幅度较小，只有毫伏级甚至微伏级。如脑电信号在几微伏到几百微伏变化，肌电信号在几微伏到几千微伏变化。 ;二、生物医学放大器的基本要求;第二节 负反馈放大器 ;一、反馈的基本概念; A 无反馈时的放大倍数 F 反馈网络的反馈系数; ; ; 在直流通路中，如果有反馈存在，则为直流反馈。 在交流通路中，如果有反馈存在，则为交流反馈。 如果在直、交流通路中，反馈回路都存在，即为 交、直流反馈。 电路特点:(1)反馈网络中串接隔直电容，可以隔断 直流，反馈只对交流起作用。 (2)如果在起反馈作用电阻两端并联旁路 电容，反馈只对直流起作用。;Rf、Re2直流负反馈; 根据反馈输出采样信号的不同，又分为电压反馈和电流反馈。 如果反馈信号取自输出电压信号，叫电压反馈。 如果反馈信号取自输出电流信号，叫电流反馈。 判定方法：当输出电压短路 uo = 0 ，若反馈消失为电压反馈,反之则为电流反馈。; 电压反馈; 根据反馈信号在输入端与输入信号比较形式的不同，可以分为串联反馈和并联反馈。 串联反馈：反馈信号与输入信号在输入回路中以电压的形式相加减。 并联反馈：反馈信号与输入信号在输入回路以电流形式相加减。 判定方法：如输入信号Xi与反馈信号Xf在输入回路的不同端点，则为串联反馈。 如输入信号Xi与反馈信号Xf在输入回路的相同端点，则为并联反馈。; ;二、负反馈的基本类型;电路如图所示（射随器）; ;（二）电流串联负反馈; 根据瞬时极性法，反馈电压uf 削弱了净输入电压大小，为负反馈。;（三）电压并联负反馈;（四）电流并联负反馈;三、负反馈对放大器性能的影响;1. 降低放大倍数;2.提高放大倍数的稳定性; 若|AF| 1，称为深度负反馈，此时：;3.减少非线性失真; 4.展宽通频带;5.对输入、输出电阻的影响;并联负反馈使输入电阻减小;电压负反馈使输出电阻减小; 总结：引入负反馈改善性能的一般原则;第三节 直流放大器;一、直流放大器的零点漂移;2.引起零点漂移的原因 （1）晶体管的参数(ICBO、UBE、β)随温度的变化而变化，引起电路中静态工作点的变化，所以零点漂移也称为温度漂移（简称温漂）。 （2）电源电压的波动：在多级直接耦合放大器中各级漂移中，又以第一级的漂移影响最为严重，减小输入级的零点漂移，成为多级直接耦合放大器一个至关重要的问题。;3.出现问题 零点漂移引起输出电压的变化与被放大的有用信号无法区别开，对于直流放大器，前级引起的零点漂移电压，被后级放大，最后将掩盖正常输出，造成错误输出。 4.解决零漂的方法 放大器的输入级采用差分放大器。差分放大器具有抑制零点漂移的作用，广泛用于集成电路的输入级。;二、差分放大器(differential amplifier);（1）静态时，IC1=IC2、UCl=UC2 UO=UCl-UC2=0 （2）温度变化时 ΔIC1=ΔIC2ΔUCl=ΔUC2 uo=ΔUCl-ΔUC2=0。由温度变化引起的零点漂移被有效地抑制。 差分放大器对称结构对两管所产生的同向温度漂移具有较好的抑制作用，这是它的突出优点。;(1)共模输入(common-mode input) 两管基极输入信号大小相等，极性相同，即uil = ui2，这样的输入称为共模输入。差分放大器对共模信号没有放大作用，即放大倍数为零。 温度变化所引起的零点漂移和其它干扰信号都可以视为共模信号，差分电路抑制共模信号能力的大小反映出它对零点漂移的抑制水平，在高质量的直流放大器中第一级总是采用差分放大器。 ;(2)差模输入(differential input) 两管基极输入信号大小相等，极性相反，即uil = -ui2，这样的输入称为差模输入。差模输入信号使两管的集电极电流IC一增一减，相应的两管的集电极电位一减一增，差动放大电路的输出电压为两管各自输出电压变化量的两倍，也就是将要放大的输入信号。 例如：ΔUCl = -1V，ΔUC2 = 1V， 则u。= -1V-1V= -2V ;