Анализ и обоснование технического задания

Техническое задание

Разработать принципиальную электрическую схему дифференциального операционного усилителя. Схема применяется для выделения небольшой разности напряжений на фоне значительно синфазной составляющей, что является весьма актуальным при регистрации и съёме биопотенциалов с поверхности тела человека при медицинском исследовании состояния организма (электрокардиографии, электроэнцефалографии, электромиографии и т.д.).

Условия эксплуатации проектируемого устройства – нормальные лабораторные (23 , атмосферное давление 760 мм. рт. ст., влажность воздуха 50%).

 

Основные радиотехнические параметры для проектирования:

- ЭДС источника сигнала: Е_Г=3 мВ

- полоса частота усиливаемых сигналов: F_MIN=0.01 Гц, F_MAX=2000 Гц

- напряжение питания: выбирается

- сопротивление нагрузки: R_Н=1 кОм

- выходное напряжение U_ВЫХ=±15 В

- коэффициент ослабления синфазного сигнала: К_ОСС 80 дБ

- входной импеданс: R_ВХ 10 МОм

Список сокращений

 

ОУ – операционный усилитель.

ДУ – дифференциальный усилитель.

ОС – обратная связь.

ООС – отрицательная обратная связь.

ВЧ – высокая частота.

АЧХ – амплитудно-частотная характеристика.

ФЧХ – фазочастотная характеристика.

КОСС – коэффициент ослабления синфазного сигнала.

ГСТ – генератор стабильного тока.

 

 

 

Содержание

Анализ и обоснование технического задания..................................... Анализ технической литературы..........................................................	5 7
Введение.................................................................................................	8
1. Определение, классификация, характеристики ОУ.......................	9
2. Дифференциальный усилитель на ОУ.............................................	18
3. Расчёт ДУ на ОУ................................................................................	31
Описание электрической схемы...........................................................	36
Заключение.............................................................................................	37
Список использованных источников...................................................	38
Приложение............................................................................................	39

 

Анализ и обоснование технического задания

При выборе параметров дифференциального усилителя следовало руководствоваться спецификой направления обучения («Биотехнические и медицинские аппараты и системы»), а также характеристиками операционных усилителей, на которых строятся дифференциальные усилители. В связи с этим я провела краткое исследование рынка современных ОУ [8], в результате чего выяснилось, что при проектировании современной медицинской техники широко применяются прецизионные усилители, краткая характеристика которых приведена в главе 1. Компаниями, лидирующими на рынке ОУ, используемых при построении медицинских систем и аппаратов, являются Texas Instruments (LMP7731, LMC6061, LMH6622) и Maxim Integrated (MAX44250, MAX9636). Основным требованием, которое я выдвигала при подборе усилителей, являлся низкий уровень шума (его спектральная плотность), поскольку электрические сигналы (биопотенциалы), снимаемые с поверхности тела человека, слабые и могут потеряться на фоне шумов, производимых аппаратурой. Электрические характеристики производимых ими ОУ представлены в таблице 1.

На основании представленных данных были выбраны технические параметры проектируемого дифференциального усилителя на операционном усилителе и проведён его расчёт.

 

 

Таблица 1. Прецизионные ОУ, используемые в

медицинских приборах.

	Напряжение питания, B	Потребляемый ток, мА	Выходной ток, мА	Напряжение смещения, мкВ	Температурный дрейф напряжения смещения	Коэффициент усиления, дБ	Коэффициент ослабления синфазного сигнала, дБ	Частота единичного усиления, МГц	Напряжение шумов (спектральная плотность), нВ/	Прим.
LMP7731	1.8…5.5	2.25	31/44	9.0	0.2	130	130	22	2.9	биполярный вход
LMC6061	4.5…15.5	0.02	21	100	н/д	140	85	100	83
LMH6622	2.25…6	н/д	90	200	2.5	н/д	100	160	1.6
MAX44250	2.7…20	1.22	н/д	6	н/д	154	140	10	5.9
MAX9636	2.1…5.5	0.036	н/д	10	7…10	124	77	1.5	38	КМОП, однополярн. питание