第三章 信号处理演示课件.ppt

同相并联差动结构电路作为生物电放大器前置级的设计步骤为： (1)器件选择。通过测量，确定共模抑制比严 格对称的A1、A2（通常相差不应超过 0．5dB）和高共模抑制比参数的A3（通常 大于100dB）。 精选编制 (2)在影响共模抑制能力的诸因素中，第二级差 动放大电路中电阻的匹配精度是主要的。通 常用精密电桥选择高精度、高稳定性电阻， 确定R1，再由Ad2 的设计值确定RF(下支路 的RF选电位器)。 精选编制 (3)前置级增益以及组成前置级的两级放大电路 的增益分配，都影响总的CMRR值。在前置级 增益确定之后，Ad1、Ad2互相制约。但是 Ad1 值取得较高一些，是有利于总的共模抑 制能力的提高的。 精选编制 （二）同相串联结构的前置放大电路 特点： 少用－个运放。差动信号均由同相端进入，A1的输出uo1和ui2一起送入，从A2获得单端输出，故称串联结构。 可见，共模抑制能力的提高，取决于器件A1、A2本身的共摸抑制比是否相等，并且受外回路电阻的匹配精度的影响。 前者易实现，故放大电路的CMRR取决于电阻的匹配精度。 精选编制 缓冲级与差动放大器构成的前置级 提高放大电路的共模抑制能力的措施仍然是使A1、A2的共模抑制比相等，并尽可能提高差动级的电阻匹配精度。 精选编制 （三）由专用仪器放大器构成的前置放大器 AD620为一个低成本、低功耗、高精度的单片仪器放大器。 AD620的性能比传统的三运算放大器优越。 特点： 1.只用一个外部电阻就能设置放大倍数 为1～1000； 2.电源范围宽(±2.3～±18V)； 3.体积小； 4.功耗非常低(最大供电电流仅1.3mA)； 适用于低电压、低功耗的应用场合。 AD620外形图 精选编制 AD620内部原理图 为保证增益控制的高精度，输入端三极管用差分双极输入；用超β工艺获得更低的输入偏置电流；通过输入级内部Q1-A1-R1和Q2-A2-R2反馈环路,保持输入三极管的集电极电流恒定，所以输入电压相当于加到外部增益控制电阻RG两端上；两个内部增益电阻R1、R2精确定为24.7kΩ。 精选编制 增益： 外部控制电阻值为： 由 精选编制 主要技术参数： 1.输入阻抗 （input impedance）； 2.共模抑制比（common mode rejection ratio， CMRR）； 3.偏置电流(bias current)； 4.输入失调电压(input offset voltage)； 5.输入噪声（input noise）。 精选编制 （1）输入阻抗 室温25℃时的差模输入阻抗。动态情况下，两个输入端间有并联的电容值。该参数为10GΩ//2PF。 （2）共模抑制比（CMRR） 通常取平均值，温度变化有差异。通常指低频条件。若频率增高，CMRR值有所减小。在放大增益不同， CMRR值也不同。 精选编制 （3）偏置电流（bias current） 两输入端到地有一个小的偏置电流（直流），AD620该参数为0.5nA，最大为2nA。 （4）输入失调电压（input offset voltage） 一般两个输入端电压差为零（两输入端短接地）时，其输出都不为零。如果在任意一个输入端加上一个大小和方向合适的直流电压，便可人为地使输出为零，这个外加的直流电压即运放的失调电压。AD620的最大值可达125μV。 （5）输入噪声 输入噪声分电压噪声和电流噪声。低频范围（生理信号）的1/f噪声，会引起运放工作点漂移；电阻、半导体结间噪声受温度、频率影响。频率1kHz时输入电压噪声为9 ；0.1～10Hz频段输入电流噪声为10PAp－p 精选编制 （四）AD620构成的常用生理参数前置放大电路 常用于传感器接口、心电图监测仪、精密电压电流转换 1. 压力传感器电路 高电阻值,低电源电、体积小、低功耗压力传感器电路 压力检测电路 3kΩ、+5V供电的压力传感器电桥；电桥功耗仅1.7mA,AD620和AD705缓冲电压驱动器对信号调节,使总供电电流仅为3.8mA；电路产生的噪声和漂移极低。 精选编制 四、前置级共模抑制能力的提高 方法： 1.正确设计电路参数； 2.改进电路。 （一）屏蔽驱动 ECG导联引线芯线和电缆屏蔽层（接地时），对放大器输入端的分布电容为C1，C2 。 C1，C2不等，电极阻抗RS不平衡，则Rs1C1?Rs2C2,使共模电压不等量衰减