Підсилення і генерація електричних сигналів

Підсилювачами електричних сигналів називають пристрої, які збільшують ці сигнали за рахунок енергії стороннього джерела.

Залежно від призначення розрізняють підсилювачі напруги, сили струму, потужності. Основною характеристикою підсилювача є коефіцієнт підсилення, який дорівнює відношенню зміни вихідного сигналу до зміни вхідного, якою вона обумовлена:

При підсиленні синусоїдальних сигналів, як правило, користуються відношенням амплітуд вхідного і вихідного сигналів:

де А_м - амплітуда підсилюваної величини (І, U, Р). Суттєвою вимогою до підсилювачів є повторення вхідного сигналу без спотворення його форми. Для цього необхідно, щоб коефіцієнт підсилення не залежав від величини вхідного сигналу, тобто, щоб залежність A_eux=f(A_gx), яку називають амплітудною характеристикою, була лінійною.

Варто відзначити, що індуктивні та ємнісні властивості провідників, наскільки малими вони б не були, при збільшенні частоти можуть суттєво впливати на коефіцієнт підсилення, викликаючи так звані частотні спотворення. Необхідною умовою їх відсутності є постійність коефіцієнта підсилення k =f(v)= const. Діапазон частот Δv, для якого це справедливе, називають смугою пропускання підсилювача.

Для досягнення необхідних значень досліджуваного сигналу сполучають іноді декілька підсилювачів, які утворюють каскад підсилення.

Генераторами називають пристрої, які перетворюють енергію джерел постійної ЕРС в енергію електромагнітних хвиль різної частоти та форми. Генератори використовуються в фізіотера­певтичній апаратурі, електричних стимуляторах, в окремих діагнос­тичних приладах.

С хему найпростішого автоколи­вального генератора на транзисторі зображено на рис. 4.10. В схемі генеруються коливання, частота яких дорівнює частоті власних коливань LC контура: ω₀ =1/ . Котушка L₀ здійснює індуктивний зв'язок кола емітер-база з колом емітер-колектор. Джерелом енергії служить батарея ε. Елементи R₆ та С_б необхідні для вибору оптимального режиму роботи (щоб була лінійною амплітудна характеристика і частота генерації ω₀ відповідала смузі пропускання).

Поряд з автоколивальними генераторами, які виробляють сигнали синусоїдальної форми, використовуються генератори із зовнішнім збудженням. За допомогою них можна отримувати періодичні імпульсні послідовності (релаксаційні коливання). Прикладом таких генераторів є генератор пилкоподібної напруги в осцилографі; мультивібратор, який використовують для імітації роботи серця при дослідженні кардіограми.

Електроди та датчики медико-біологічної інформації

Датчиком називають пристрій, який перетворює величину, що вимірюється чи спостерігається, в сигнал, зручний для передачі (як правило, електромагнітний сигнал). Датчики поділяються на генераторні та пара-метричні.

Генераторні - це датчики, які під дією електровимірюваль­ної величини безпосередньо генерують сигнал електромагнітної природи. Основними типами цих датчиків є п'єзоелектричні, термоелектричні, індукційні, фотоелек-тричні.

Параметричні - це датчики, в яких під дією вимірюваної величини змінюється деякий параметр. Основні їх типи: ємнісні, індуктивні, омічні.

Датчик характеризується функцією перетворення, тобто функціональною залежністю вихідної величини Y від вхідної X, яка задається або аналітично Y=f(X), або графічно.

Чутливість датчика показує, в якій мірі вихідна величина реагує на зміни вхідної:

Суттєву роль відіграє інерційність датчика, яка обумовлена тривалістю фізичного процесу, що відбувається в датчику й призводить до запізнення змін вихідної величини відносно змін вхідної.

Електроди - це провідники, що з'єднують біологічну сис­тему з вимірювальним колом або колом, за допомогою якого подається електромагнітний сигнал на біооб'єкт.

Електроди мають задовольняти цілому ряду вимог. Вони повинні легко зніматись і закріплюватись, мати стабільні електричні параметри, не створювати шумів, не подразнювати біологічну тканину.

Структурна схема кола для одерження, передачі і реєстрації медико-біологічної інформації

Структурна схема кола для одерження, передачі і реєстрації медико-біологічної інформації зображена на рис. 4.11.

Припустимо, що X - деякий параметр біологічної системи, який потрібно визначити; Y - величина, яка отримується на реєструючому пристрої. Для обчислення повинна бути відомою залежність Y=f(X), а також значення коефіцієнта підсилення k за даних умов.