4 Методические указания по выполнению

КУРСОВОЙ РАБОТЫ

Для создания сложного устройства необходимо проанализировать функции, которые должно выполнять устройство в целом, спроектировать его структуру, сформулировать принципы взаимодействия узлов, четко определить все задачи, которые должен решать каждый из узлов, выработать требования к отдельным узлам. Возможно, в результате будет видоизменена первоначальная задача, будут переформулированы требования к создаваемому устройству, принципам его взаимодействия с другими устройствами. Это так называемый системотехнический этап разработки. И только после его выполнения можно переходить к разработке отдельных узлов – непосредственно схемотехнике.

Приемы системотехники и схемотехники сформулировать, формализовать, описать и перечислить довольно сложно. Да и пользы от такой формализации немного. Ведь проектирование надежно работающего устройства с минимальными аппаратными затратами похоже на искусство и требует определенных способностей. В связи с этим ниже приведены лишь общие рекомендации и замечания по проектированию отдельны узлов и устройств, а также ссылки на соответствующую литературу.

В ходе обзора литературы, выбора схемного варианта и элементной базы следует широко использовать Интернет-технологии (в частности, поисковые системы Google, Rambler, Yandex, Meta-Ukraine и др.) и электронные справочники на CD. Соответствия между отечественными и зарубежными компонентами можно выявить по [ 1 ].

4.1 Проектирование и расчет устройств на основе операционных усилителей

Операционный усилитель (ОУ) является универсальным устройством, позволяющим на его основе проектировать функциональные блоки, работающие как при усилении и формировании сигналов постоянного, переменного тока, так и импульсных (цифровых) устройств. Литература [1;2;8;9].

Основными показателями ОУ является высокое входное сопротивление, низкое выходное и значительный коэффициент усиления по напряжению, достигающий десятков тысяч единиц. При значительной линейности ВАХ, коэффициент гармоник (К_г – коэффициент нелинейных напряжений) в ОУ имеет малые значения. Возможность введения глубоких отрицательных обратных связей улучшает все параметры и характеристики усилителя.

На основе ОУ строятся: активные фильтры, усилители гармонических сигналов с цепями коррекции (АЧХ, ФЧХ) и обратных связей [10].

На основе ОУ разработаны схемы решающих усилителей: сумматоры, вычитатели, интеграторы, дифференциаторы, логарифмирующие усилители, целый ряд устройств специального назначения (АЦП - аналого-цифровые преобразователи, ЦАП – цифро-аналоговые преобразователи) и другие [10;11].

4.2 Проектирование и расчет усилителей биопотенциалов

В зависимости от величины входного сигнала усилители биопотенциалов (УБП) бывают электронными или параметрическими. Особенности проектирования схем УБП заключаются в том, что, как правило, биопотенциалы имеют дифференциальный характер и содержат значительную синфазную помеху. Поэтому обычно усилители выполняют по дифференциальной схеме. Избавиться от синфазной помехи путем фильтрации не представляется возможным, т.к. ее спектр лежит внутри спектра полезного сигнала. Но даже высококачественные дифференциальные усилители не обеспечивают должного ослабления синфазной помехи. В связи с этим применяют специальные схемы с активной нейтрализацией синфазной помехи. Структурная схема такого усилителя и необходимые для ее проектирования расчетные соотношения приведены в [12]. Примеры проектирования схем с повышенным значением коэффициента режекции приведены в [13].