76. Генераторы гармонических и импульсных колебаний и их применение в медицине.

Генераторами колебаний различной формы являются устройства производящие их неопределенно долго за счет энергии постороннего источника. Рассмотрим генераторы гармонических колебаний. Одним из основных элементов является колебательный контур.

Контур состоит из емкости - С, индуктивности - L и активного сопротивления (резистора) - R. Ключ К, (в левом положении) подключает емкость к источнику постоянного тока E , при этом она заряжается до напряжения источника тока. При переключении ключа К в правое положение емкость С разряжается на цепь R - L и возникают гармонические колебания с периодом: .

Эти колебания затухают по амплитуде , т.к. происходит потеря энергии на активном сопротивлении R.Уменьшение амплитуды в е - раз происходит за время = R C . Чтобы создать на основе колебательного контура генератор, необходимо компенсировать потерю энергии. Это может быть осуществлено с использованием слудующей блок - схемы.Она состоит из регулятора, который осуществляет компенсацию потерь энергии в колебательном контуре синфазно с колебательным процессом. Синфазность обеспечивает обратная связь (положительная). Энергия поступает от постороннего источника. В результате реализуется форма колебаний, показанная на рисунке.

Постоянство амплитуды колебаний является следствием полной компенсации потерь. Пример импульсного генератора - релаксационный генератор на неоновой лампе. Схема генератора и форма его колебаний представлены на рисунке.

Генератор состоит из неоновой лампы Л , конденсатора С и сопротивления R. Питание подается от источника постоянного тока к "+" и "-". При подаче напряжения конденсатор С заряжается через сопротивление R . Напряжение на конденсаторе растет по экспоненте до величины U_з (точка А на графике). При этом напряжении зажигается неоновая лампа, ее сопротивление падает и конденсатор разряжается через лампу (участок А - В на графике) до напряжения U_r. При этом напряжении лампа гаснет и опять начинается заряд конденсатора. Процесс повторяется неограниченное число раз. В результате работы такого генератора на выходе создаются колебания пилообразной формы.

Генераторы используются во многих медицинских электронных приборах: в физиотерапевтической аппаратуре. приборах функциональной диагностики, лабораторной технике и других.

77. Электронные усилители. Коэффициент усиления и полоса пропускания усилителя. Особенности усиления биоэлектрических сигналов.

Усилитель электрического сигнала - это устройство, усиливающее входной сигнал по напряжению, току или мощности за счет энергии постороннего источника (источника питания). Входной (подлежащий усилению) сигнал подают на вход усилителя, на выходе снимают усиленный в "К" раз сигнал. "К" - это коэффициент усиления усилителя. В зависимости от того, с каким усилителем мы имеем дело, коэффициент усиления определяется как отношение приращения напряжения (тока, мощности) на выходе усилителя к соответствующему приращению напряжения (тока, мощности) на входе усилителя. Коэффициент усиления является основной характеристикой усилителя. Для обеспечения усиления электрических сигналов без искажений требуется, чтобы коэффициент усиления был величиной постоянной. Для обеспечения постоянства коэффициента усиления принимается ряд технических мер, так, например, вводится температурная компенсация, стабилизируются источники питания.

Зависимость коэффициента усиления от частоты входного сигнала называется частотной характеристикой усилителя. Частота υ и циклическая чистота ω связаны так: ω = 2πυ

В области частот от ω₂ до ω₃ коэффициент усиления практически не зависит от частоты. Правее и левее этой области коэффициент усиления уменьшается. Область, где коэффициент усиления падает не более, чем до 0,707 от максимального значения называется полосой пропускания усилителя от ω₁ до ω₄ . Обычно усилитель проектируют таким образом, чтобы весь спектр частот, подлежащий усилению, размещался между ω₁ и ω₄, лучше между ω₂ и ω₃.

Процесс усиления биоэлектрических сигналов имеет следующие особенности: высокое выходное сопротивление биологической системы, малая величина сигнала, малая скорость изменения сигнала. Высокое выходное сопротивление обусловлено, в первую очередь, высоким переходным сопротивлением кожа-электрод. Для усиления в этом случае необходимо использовать усилители с высоким входным сопротивлением. Малая величина сигнала требует использования усилителей с высоким коэффициентом усиления, что создает трудности в плане помехозащищенности и усилении без искажений. Малая скорость изменения сигнала требует использования усилителей постоянного тока. Используются как собственно усилители постоянного тока, так и преобразование постоянного тока в переменный, усиление переменного тока и обратное преобразование.