模电——低功耗心电放大器设计报告
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心电放大器(直流供电) 设计报告及测试报告姓名:刘文中学号:3004202321班级:生物医学工程1班指导老师:李刚教授心电放大器前置通路设计报告——直流供电3004202321-1-刘文中指导老师:李刚教授一:关于心电⏹心脏作为生物体新陈代谢和能量传递的动力中心,其对人体的重要性是不言而喻的。
各种心脏疾病,几乎都和心脏的生物电活动相关联。
在当前的社会中,心脏病等心血管已经成为了世界死亡人数最多,号称“头号杀手”。
由于心脏病有突发性以及长久性,对心脏病人也需要长期的治疗和监护。
然而,要针对心脏病情,首先要做的就是了解心电信号的特点。
其特点为:1)信号十分微弱,幅度小于5mV。
2)常见的心电频率一般在0—100Hz之间,能量主要集中在17Hz附近。
3)测量时心电电极阻抗较大,一般在几百千欧以上。
4)极易受到工频干扰。
⏹心电图的作用1、对心律失常和传导障碍具有重要的诊断价值。
2、对心肌梗塞的诊断有很高的准确性,它不仅能确定有无心肌梗塞,而且还可确定梗塞的病变期部位范围以及演变过程。
3、对房室肌大、心肌炎、心肌病、冠状动脉供血不足和心包炎的诊断有较大的帮助。
4、能够帮助了解某些药物(如洋地黄、奎尼丁)和电解质紊乱对心肌的作用。
因此检测出人体的心电图,对于帮助诊断与治疗相关疾病有重要作用。
我所设计的便携式心电放大器主要是方便,低功耗,主要适用于野外或运动场所对于心电的检测。
二:心电放大器的总体设差模电压增益:A VC=500;差模输入阻抗:大于10M共模拟制比:大于80DB频带宽度: 0.05~100HZ;陷波:50HZ工频输入保护电路:能耐5000v的高压说明:由于我设计的是直流心电放大器;所以放大起必须具有两个特性第一:要能准确的提取与放大心电信号(放大倍数不能太小,以便能够较方便的观测,由于是直流供电,直流是由电池提供,提供的电压较小,所以放大倍数也不能太大。
第二:要使整个电路的功耗尽量小,这在某种程度上要求该设计中所含的运放器要相对较少;三:整个电路的整体框架如下;四:各节电路的设计:1:保护电路与前置放大电路前置放大倍数为50,高通的截至频率为0.05HZ,其中,A1,A2并联级的放大倍数为5,AD623的放大倍数为10倍.(1)由于前置放大器起着提取信号并初次放大信号的作用,所以要求所用的运放有高共模拟制比,高输入阻抗,较高的差模增益,低的失调电压,低功耗。
交流心电放大器设计报告一、设计心电放大器,要求如下:1、输入阻抗≥10MΩ。
2、共模抑制比≥80dB。
3、放大倍数为1000倍。
4、频带宽度为0.05Hz~100Hz。
5、放大器的要求轨到轨,低功耗,低噪声。
二、整体组成模块:三、具体各模块设计:1、电源:由于采用220V交流供电,必须设计电压转换部分以保证稳定的为放大器以及各个芯片供电,220V电压接变压器变压后,经桥式整流电路整流,再经电容C1、C2滤波、电路滤波,最后用三端稳压电路稳压,即可得到所需电压。
电路中接入C3用来实现频率补偿,防治自激振荡,减小高频噪声和改善负载的瞬态响应,C4用来较小有输入电压引入的低频干扰。
2、DC/DC电路:主要的目的是进行电压的变换及隔离因为直流不能直接通过变压器升、降压,所以先将直流通过开关电路变成交流,频率一般是几百K,这时的交流波形没有交流电正弦波那样好。
变成交流后通过变压器进行变压,输出的交流通过整流、滤波、稳压等电路变回直流。
这里采用TI公司的DCP010505DBP芯片电路图如下:输出之后的电压还需要经过7805和7905进行稳压。
这里的电容皆采用0.47uF。
3、前置放大电路:分为四部分:(1)差动放大:如果将保护电阻直接接入后面的时间常数电路,其输入阻抗将大为减小,减低了心电图机的性能,若加入差动发大器,其差模输入阻抗为2Ri+,共模输入阻抗为Ri+/2,增加了输入电阻,进一步抑制了电极噪声与50Hz干扰,提高了共模抑制比。
考虑到前级存在极化电压,最大为300mV ,此极放大增益不宜过高,大约定在6倍左右,选取R2=R3=24K Ω,R1=10K Ω,其增益为=5.8。
(2) 时间常数电路:由于电极和电介质或体液接触,在金属界面上总会产生极化电压,其最大值可能为300mV ,这部分电路的主要功能就是滤出极化电压以及其余低频干扰,这部分选取高通滤波器,截至频率为0.05Hz ,根据f =RC 21,取R6=R7=4.3M Ω,得C1=C2=1uF ,从前极电阻中间引入驱动,避免了因电器元件不匹配使共模信号转化为差模信号而不易滤除的影响。
电子科技大学《模拟电路基础》应用设计报告设计题目:功率放大电路学生姓名:学号:教师姓名:日期:一、设计任务用作放大电路的输出级,能够输出足够大的功率,以推动执行机构。
如使扬声器发声,继电器动作,仪器指针偏转等。
音频功放设计指标:频率:20Hz-20kHz输出功率:≥8W(RL=8欧)放大倍数: 30dB失真:≤10%二、电路原理1.电路整体方案本次设计首先在众多集成功率放大器中选出符合设计要求且工作性能最佳的集成芯片。
本电路采用TDA2030作为集成功率放大器。
采用集成功放TDA2030设计一个语音放大电路,将微弱的语音信号,经过放大、滤波、功率放大后驱动扬声器。
以集成电路TDA2030为中心组成的功率放大器具有失真小、外围元件少、装配简单、功率大、保真度高等特点。
而整个设计的核心部分就在功放模块电路的设计,该模块完成的功能主要包括放大输入音频以及调节输出音频。
图1 设计电路图3.电路参数选择R5、R4和C5构成负反馈电路,决定电路的电压增益及低端截止频率。
设计任务要求放大倍数为30dB=45/RRAu,所以R5选择150kΩ,R4选择5kΩ。
R6和C4可以稳定频率,防止电路自激。
R6选取和RL相近的阻值,所以R6选择10欧姆。
D1、D2用以保护集成块。
三、电路仿真和结果1.选择的器件及其参数(1)选用的元器件型号和数量(表1)(2)TDA2030A音频集成功放主要参数如表2所示:表2 TDA2030参数表2.电路仿真根据上面的电路图,做出以下的multisim功率放大电路仿真图(图2)图2 功率放大电路仿真图此时由仿真可知(1)输入电压V等于373mVp(2)输出功率大于8W图4 瓦特计输出数据(3)失真小于10%图5 失真分析仪输出数据所以综合上述的结果,本次仿真达到了设计预期的指标,即音频功放设计指标:频率:20Hz-20kHz输出功率:8.316W≥8W(RL=8欧)放大倍数: 30dB失真:9.891%≤10%所以本次仿真成功。
课程设计任务书内容摘要音频功率放大器电路是音响系统中不可缺少的重要部分,其主要任务是将音频信号放大到足以推动外接负载,如扬声器、音响等。
功率放大器的主要要求是获得不失真或较小失真的输出功率,讨论的主要指标是输出功率、电源提供的功率。
性能优良的集成功率放大器给电子电路功放级的调试带来了极大的方便。
OTL 功率放大器,它具有非线性失真小,频率响应宽,电路性能指标较高等优点,也是目前OTL电路在各种高保真放大器应用电路中较为广泛采用的电路之一。
本设计所用的集成电路功率放大器主要有TDA2030a构成,TDA2030a是一块性能十分优良的功率发大集成电路,其主要特点是上升速率高、瞬态互调失真小,内部设有过热保护,外围电路简单,可以做OTL使用,也可做OCL使用。
关键字: OTL功放、OCL功放目录课程设计任务书----------------------------------------------2内容摘要----------------------------------------------------------------3一、设计任务和要求-------------------------------------------------5二、总体方案设计-----------------------------------------------------52.1电路设计方案-----------------------------------------------------5 2.11 集成功率放大器的选择------------------------5 2.12 TDA2030A简介---------------------------------5 2.13 TDA2030A集成功放的典型应用-------------------6 2.14 单电源供电音频功率放大器---------------------72.2电路图-----------------------------------------8三、电路仿真---------------------------------------83.1电路仿真测试-----------------------------------83.2器件选择---------------------------------------9四、电路的安装与调试------------------------------94.1 电路板的焊接与安装----------------------------94.2 电路板的测试---------------------------------10五、总结-----------------------------------------10六、参考文献-------------------------------------11一、设计任务和要求1、采用全部或部分分立元件电路设计一种音频功率放大器。
心电信号放大器设计一、设计用于检测人体心电信号的放大器,要求如下:1、输入阻抗≥10MΩ。
2、共模抑制比≥80dB。
3、电压放大倍数1000倍。
4、频带宽度为0.5Hz~100Hz。
5、放大器的等效输入噪声(包括50Hz交流干扰)≤200μV。
二、设计方案分析1、心电信号的特点及检测人体的各种生理参数如心电、脑电、肌电等生物电信号都是属于强噪声背景下微弱的低频信号,是由复杂的生命体发出的不稳定的自然信号。
心电信号是人类最早研究并应用于临床医学的生物电信号之一,与其他生物电信号相比,该信号也比较容易检测同时具有直观的规律性。
一般人体心电信号的幅值约20μV~5mV,频带宽度为0.05Hz~100Hz,由于心电信号取自于活体,所以信号源内阻较高,且存在着较强的背景噪声和干扰。
在检测人体生物电信号时,需要采用所谓的生物电测量电极,又称引导电极来实现的,通过引导电极将生物电信号引入到放大器的输入端。
对于心电信号的检测,临床上为了统一和便于比较所获得心电信号波形,对测定心电信号(ECG)的电极和引线与放大器的联接方式有严格的统一规定,称之为心电图的导联系统。
目前国际上均采用标准导联,即将电极捆绑在手腕或脚腕的内侧面,并通过较长的屏蔽导线与心电放大器相连接。
标准导联有Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ。
其具体联接方法如图。
LAⅠ导联Ⅱ导联Ⅲ导联图1 标准导联联线方法2、心电信号放大器设计要求及组成根据心电信号的特点,对心电信号放大器的要求是高输入阻抗、高增益、高共模抑制比、低噪声、低漂移、合适的通频带宽度和输出较大的动态范围等。
典型的心电信号放大器的组成如图所示,主要有前置放大、高通滤波、低通滤波、50Hz陷波器、电压放大等电路。
图2 心电信号放大器组成框图三、 主要单元电路参考设计 1、 心电信号输入电极电极(导联)对心电信号放大器的质量影响很大,采用的电极应该具有贴附力强、透 气性好、吸汗、电极导电性能好、极化电压低的优质电极。
一、课程设计任务及要求1.设计目的①学习音频功率放大器的设计方法②了解集成功率放大器内部电路工作原理根据设计要求,完成对音频功率放大器的设计,进一步加强对模拟电子技术的了解④采用集成运放与晶体管原件设计OCL功率放大器⑤培养实践技能,提高分析和解决实际问题的能力2.设计指标①频率响应:20Hz≤f≤20KHz②输出功率:P o > 4w③负载电阻:R L=8Ω④非线性失真尽量小⑤输入信号:U i <0.1v3.设计要求①画出电路原理图②元器件及参数选择③电路的仿真与调试分析设计要求, 明确性能指标;查阅资料、设计方案分析对比。
4.制作要求论证并确定合理的总体设计方案, 绘制结构框图。
5、OCL功率放大器各单元具体电路设计。
总体方案分解成若干子系统或单元电路, 逐个设计, 计算电路元件参数;分析工作性能。
6.完成整体电路设计及论证。
7、编写设计报告写出设计与制作的全过程, 附上有关资料和图纸, 有心得体会。
二、总体方案设计1.设计思路功率放大器的作用是给负载Rl提供一定的输出功率, 当RI一定时, 希望输出功率尽可能大, 输出信号的非线性失真尽可能小, 且效率尽可能高。
由于OCL电路采用直接耦合方式, 为了保证工作稳定, 必须采用有效措施抑制零点漂移, 为了获得足够大的输出功率驱动负载工作, 故需要有足够高的电压放大倍数。
因此, 性能良好的OCL功率放大器应由输入级, 推动级和输出机等部分组成。
2.OCL功放各级的作用和电路结构特征①输入级: 主要作用是抑制零点漂移, 保证电路工作稳定, 同时对前级(音调控制级)送来的信号作用低失真, 低噪声放大。
为此, 采用带恒流源的, 由复合管组成的差动放大电路, 且设置的静态偏置电流较小。
②推动级作用是获得足够高的电压放大倍数, 以及为输出级提供足够大的驱动电流, 为此, 可采带集电极有源负载的共射放大电路, 其静态偏置电流比输入级要大。
③输出级的作用是给负载提供足够大的输出信号功率, 可采用有复合管构成的甲乙类互补对称功放或准互补功放电路。
模电实验十低频功率放大器实验十低频功率放大器---OTL功率放大器实验报告学院:信息学院年级:09级专业:电子信息工程姓名:佟璐学号:20091060007 日期:2010.11.1 指导教师:官铮成绩:一实验目的1.进一步理解OTL功率放大器的工作原理2.加深理解OTL电路静态工作点的调整方法3.学会OTL电路调试及主要性能指标的测试方法二.实验仪器1.双踪示波器2.数字万用表3.信号发生器三.实验原理图10-1所示为OTL 低频功率放大器。
其中由晶体三极管T1组成推动级(也称前置放大级),T2、T3是一对参数对称的NPN和PNP型晶体三极管,它们组成互补推挽OTL 功放电路。
由于每一个管子都接成射极输出器形式,因此具有输出电阻低,负载能力强等优点,适合于作功率输出级。
T1管工作于甲类状态,它的集电极电流IC1由电位器RW1进行调节。
IC1 的一部分流经电位器RW2及二极管D,给T2、T3提供偏压。
调节RW2,可以使T2、T3得到合适的静态电流而工作于甲、乙类状态,以克服交越失真。
静态时要求输出端中点A的电位CCAU21U=,可以通过调节RW1来实现,又由于RW1的一端接在A点,因此在电路中引入交、直流电压并联负反馈,一方面能够稳定放大器的静态工作点,同时也改善了非线性失真。
当输入正弦交流信号ui时,经T1放大、倒相后同时作用于T2、T3的基极,ui的负半周使T2管导通(T3管截止),有电流通过负载RL,同时向电容C0充电,在ui的正半周,T3导通(T2截止),则已充好电的电容器C0起着电源的作用,通过负载RL放电,这样在RL 上就得到完整的正弦波。
C2和R 构成自举电路,用于提高输出电压正半周的幅度,以得到大的动态范围。
图10-1 OTL功率放大器实验电路OTL 电路的主要性能指标1、最大不失真输出功率P0m理想情况下,L2CComRU81P=,在实验中可通过测量RL 两端的电压有效值,来求得实际的L2OomRUP=。
心电放大器设计的报告1.引言心血管疾病是人类死亡的主要疾病之一,许多患者心脏病发作后由于未能及时发现和抢救极易发生死亡。
然而由于心律失常的出现常常是偶发的,使用通常的心电图机等短程分析方法不易发现,现在较为有效的方法就是采用记录24小时以至更长时间的心电图并加以分析以期捕捉到心律失常波形。
本文研究设计了一种低功耗、结构简单、性价比高的心电放大器,在此基础上可研制出便携式动态心电记录仪。
该仪器的最大优点是电路简单、实用、低功耗且成本低廉,对各中小型医院的危重病人的抢救和家庭监护有较好的实用价值。
2.系统概述:在进行系统介绍之前,要明白的几个概念:心电图心脏是循环系统中重要的器官。
由于心脏不断地进行有节奏的收缩和舒张活动,血液才能在闭锁的循环系统中不停地流动。
心脏在机械性收缩之前,首先产生电激动。
心肌激动所产生的微小电流可经过身体组织传导到体表,使体表不同部位产生不同的电位。
如果在体表放置两个电极,分别用导线联接到心电图机(即精密的电流计)的两端,它会按照心脏激动的时间顺序,将体表两点间的电位差记录下来,形成一条连续的曲线,这就是心电图。
如图1各种各样的心电图:心电放大器设计报告a. 标准的心电图心电放大器设计报告b.带噪声的正常心电图心电放大器设计报告c. 右心室肥厚 Right Ventricular Hypertrophy图1 正常与病态心电图心电图可分为普通心电图、24小时动态心电图、His束电图、食管导联心电图、人工心脏起搏心电图等。
应用最广泛的是普通心电图及24小时动态心电图。
心电导联为了记录心电,将探测电极安置于体表相隔一定距离的两点,此两点即构成一个导联,两点的连线代表连轴,具有方向性。
临床常用的导联方式有肢体导联和胸前导联,肢体导联又有标准导联和加压单极肢体导联之分。
临床中广泛应用的是标准十二导统,分别记为Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ三个标准导联,aVR、aVL、aVF三个加压导联以及V1-V6六个胸极导联。
低成本心电放大器(交流供电)设计与测试报告作者姓名:凌伟学号:3013202225学院:精密仪器与光电子工程学院班级:生物医学工程一班指导教师:李刚天津大学2015年1月1. 题目要求交流供电低成本心电放大器: 要求与主要技术指标: A. 输入电阻>5M B. 共模抑制比>80dBC. 输出摆幅>2.5V (采用单片机采集时动态范围≧28)D. 频带:0.05~75HzE. 具有光电隔离F. 制作相应的稳压电源 2. 总体设计方案整体电路设计框图如下:其中前置放大电路中包含有高通滤波部分。
220V 交流电经稳压电源整流滤波稳压后输出±Vcc ,为光电隔离后的电路供电;DC/DC 隔离电路将稳压后的±Vcc 隔离并输出±Vee 为前级电路供电。
总体电路实物图:心电信号220V 交流3.单元电路设计1.稳压电源稳压电源包括变压器、整流电路、滤波电路、稳压电路。
选用桥式整流电路,这儿选取元器件要注意二极管的极限电流和变压器的功率选择。
流经每个二极管的电流,变压器功率P=UI,由于电路中电流很小,变压器功率选择成本最低的3W,整流二极管选用1N4007,该二极管主要参数:最大正向平均整流电流1.0A、最高反向耐压1000V、正向压降1.0V。
稳压电路选用三端集成稳压器7812和7912,用以稳定输出±12V,C1 C2是滤波电容,容值大小由充放电时间和输出波纹系数决定,一般取容值较大的电容,此处耐压为15V,因此选取1000μF/25V的电容。
C3C4作用是缓解负载突变、改善瞬态响应,这儿取220μF/25V。
C5C6用来实现频率补偿、防止自激振荡、减少高频噪声,选取参数0.1μF/25V。
实物图:测试结果:如图,稳压电源能稳定输出﹢11.7V 、﹣11.8V ,此电压下运放能正常工作。
2. DC/DC 隔离电路由于在电路中加入了光电耦合放大器,则前后级之间不能有任何电的连接,因此需要DC/DC 隔离电路为前级供电,而后级用稳压电源供电。
心电信号检测放大器实验报告直流供电天津大学精密仪器与光电子工程学院2004级生物医学工程1班贾乾14第一章前言心脏是人体血液循环系统中的重要器官,依靠它的节律性搏动,血液才能在闭锁的循环系统中不停地流动,使生命得以维持。
它的活动正常与否直接关系到人的生命安全。
人们不能凭着直观判断心脏健康与否,而是需要精确的仪器加以测量,通过对测得的心电波进行分析比较,最后做出诊断。
心电图典型波形如下图所示:心脏的生理功能与心电图存在着密切的有机联系,心脏生理功能失常许多可以从心电图中反映出来,这就是心电图为什么能得到广泛应用的原因,主要应用有:1.分析与鉴别各种心率失常。
2.一部分冠状循环功能障碍或急性所引起的心肌病变。
3.判断心脏药物治疗或其他疾病的药物治疗对心脏功能的影响。
4.指示心脏房室肥大情况,从而协助各种心脏疾病的诊断。
等等。
在国内外,关于心电图机的发展都经过了一段相当长的时间,目前对于心电图机的发展都经过了一段相当长的时间,目前对于心电图机的研制已经达到了一个相当高的水平。
尽管这样,在心电信号处理的方法和自动分析手段都存在着很多缺点,心电特征波形分析定位结果并不尽如人意,从理论上还有创新的余地。
第二章总体设计一.心电信号的基本特征:心电信号是一种较微弱的体表电信号,成年人的幅值约为~4mV,频率在~250Hz范围内,属于低频率,低幅值信号。
为了获得清晰而良好的心电波信号,中华人民共和国医药行业标准YY1139―2000对心电图机提出各种技术要求,主要有:1.输入阻抗单端输入阻抗不小于Ω。
2.输入回路电流各输入回路电流不大于μA。
3.定标电压有1mV±5%的标准电压,用于对心电图机增益进行校准。
4.噪声水平所有折算到输入端的噪声应小于35μV。
5.频率特性幅度频率特性:以10Hz为基准,1Hz~75Hz(~+);6.抗干扰能力共模抑制比:KCMR>60dB以上。
8.50Hz干扰抑制滤波器:≥20dB9.其他医学仪器除了与其他仪器一样能满足环境实验的要求外,还要严格的安全性要求,这些由国际GB10793专门规定。
心电信号检测放大器实验报告直流供电天津大学精密仪器与光电子工程学院2004级生物医学工程1班贾乾3004202314第一章前言心脏是人体血液循环系统中的重要器官,依靠它的节律性搏动,血液才能在闭锁的循环系统中不停地流动,使生命得以维持。
它的活动正常与否直接关系到人的生命安全。
人们不能凭着直观判断心脏健康与否,而是需要精确的仪器加以测量,通过对测得的心电波进行分析比较,最后做出诊断。
心电图典型波形如下图所示:心脏的生理功能与心电图存在着密切的有机联系,心脏生理功能失常许多可以从心电图中反映出来,这就是心电图为什么能得到广泛应用的原因,主要应用有:1.分析与鉴别各种心率失常。
2.一部分冠状循环功能障碍或急性所引起的心肌病变。
3.判断心脏药物治疗或其他疾病的药物治疗对心脏功能的影响。
4.指示心脏房室肥大情况,从而协助各种心脏疾病的诊断。
等等。
在国内外,关于心电图机的发展都经过了一段相当长的时间,目前对于心电图机的发展都经过了一段相当长的时间,目前对于心电图机的研制已经达到了一个相当高的水平。
尽管这样,在心电信号处理的方法和自动分析手段都存在着很多缺点,心电特征波形分析定位结果并不尽如人意,从理论上还有创新的余地。
第二章总体设计一.心电信号的基本特征:心电信号是一种较微弱的体表电信号,成年人的幅值约为0.5~4mV,频率在0.01~250Hz范围内,属于低频率,低幅值信号。
为了获得清晰而良好的心电波信号,中华人民共和国医药行业标准YY1139―2000对心电图机提出各种技术要求,主要有:1.输入阻抗单端输入阻抗不小于2.5MΩ。
2.输入回路电流各输入回路电流不大于0.1μA。
3.定标电压有1mV±5%的标准电压,用于对心电图机增益进行校准。
4.噪声水平所有折算到输入端的噪声应小于35μV。
5.频率特性幅度频率特性:以10Hz为基准,1Hz~75Hz(-3.0dB~+4.0dB);6.抗干扰能力共模抑制比:KCMR>60dB以上。
课程设计课程设计名称:模拟电路课程设计专业班级:学生姓名:学号:指导教师:课程设计时间: 2015年6月电子信息科学与技术专业课程设计任务书说明:本表由指导教师填写,由教研室主任审核后下达给选题学生,装订在设计(论文)首页1、设计任务及要求这次的模拟电路课程设计题目为音频功率放大器,简称音频功放,作为模拟电子课程设计课题设计,本课题提出的音频功率放大器性能指标比较低,主要采用理论课程里介绍的运算放大集成电路和功率放大集成电路来构成音频功率放大器。
音频功率放大器主要用于推动扬声器发声,凡发声的电子产品中都要用到音频功放,比如手机、MP4播放器、笔记本电脑、电视机、音响设备等给我们的生活和学习工作带来了不可替代的方便享受。
2、设计方案整体电路的设计与工作原理是通过前置放大器的处理,使输入的音频信号与放大器的输入灵敏度相匹配,从而使放大器适应不同的输入信号,再通过音量控制,输入功率放大电路进行处理。
同时设计电源电路,为前置电路和功率放大电路提供电源,最后得到较为理想的信号。
音频功率放大器实际上就是对比较小的音频信号进行放大,使其功率增加,然后输出。
其原理如图1所示,前置放大主要完成对小信号的放大,使用一个同向放大电路对输入的音频小信号的电压进行放大,得到后一级所需要的输入。
后一级的主要对音频进行功率放大,使其能够驱动电阻而得到需要的音频。
设计时首先根据技术指标要求,对整机电路做出适当安排,确定各级的增益分配,然后对各级电路进行具体的设计。
3、模块设计与参数计算低频功率放大器原理图(1)前置放大器:音频功率放大器的作用是将声音源输入的信号进行放大,然后输出驱动扬声器。
声音源的种类有多种,如话筒、录音机、线路传输等,这些声音源的输出信号的电压差别很大,从零点几毫伏到几百毫伏。
目录1 课程设计的目的与作用 (1)1.1 (1)2 设计任务、及所用multisim软件环境介绍 (1)2.1 (1)2.1.1 (1)3 电路模型的建立 (1)4 理论分析及计算 (1)5 仿真结果分析 (1)6 设计总结和体会 (1)7 参考文献 (12)1 课程设计的目的与作用1.11.22 设计任务、及所用multisim软件环境介绍2.12.1.13 电路模型的建立4 理论分析及计算5 仿真结果分析6 设计总结和体会7 参考文献1 课程设计的目的与作用1.1课程设计的目的《模拟电子技术》课程设计是计算机科学与技术专业非常重要的实践性环节之一,是学完《模拟电子技术》之后的一次全面的动手实践联系。
通过本次课程设计个充分地了解和掌握模拟电子技术的基本操作方法,进一步提高学生综合运用知识的能力。
1.2课程设计的作用对实际电路图进行分析计算,在仿真软件中进行仿真。
通过实践动手操作让同学们更加清楚的了解电路明白模拟电子技术的电路的构成以及发生过程。
2 设计任务、及所用multisim软件环境介绍2.1设计任务单管共射极放大电路积分电路三极管放大倍数筛选器2.2 multism软件环境介绍上面是菜单栏菜单栏包括:文件、编辑、视图、放置、仿真、转换、工具、报表、选项、窗口、帮助。
第二行是放置基本电器元件的图标包括:电源、电阻、电容、电感、等。
第三行是各种实验需要的仪器的仿真图形。
再往下是白色的操作面板,操作面板左侧是设计工具箱。
操作面板下面是属性栏。
3电路模型的建立3.1 单管共发射极放大电路3.2积分电路3.3三极管放大倍数筛选器4理论分析及计算4.1单管共发射极电路理论分析及计算放大电路中各元件的作用为,三极管作为放大元件,是放大电路的核心。
集电极电源VCC是一个直流电源,输出端负载上得到的较大能量由VCC提供。
集电极负载电阻R5的作用是:将集电极电流Ic得变化转换为集电极电压的变化,再传送到放大电路的输出端。
模拟电子电路心电图设计报告《模拟电子技术基础》课程设计说明书摘要模拟电子技术课程设计对所学的基础理论知识是一次实践检测的过程。
为了观测到较强的外界干扰下的微小的心电信号,分别采用前端放大,低通与高通,50Hz工频干扰,来实现,同时加以右腿驱动电路。
本课设采用的核心放大元件为高精度,低噪声,低功耗的通用仪表放大器INA128,经过低通与高通后,有加50Hz的双T陷波网络,将较强的工频干扰滤掉,使得到的心电波形较好。
关键词仪表放大器INA128;高精度运放OP07;OPA2340.AbstractAnalog electronic technology curriculum design for the school's basic theory of knowledge is apractice of testing process. In order to observe a strong outside interference minor under theECG, were used to enlarge the front-end, low-pass and high-pass,50Hz frequency interference,to achieve, at the same time be right leg drive circuit. The core of this lesson for the use ofamplification devices for high-accuracy, low noise, low-power general-purpose instrumentationamplifier INA128, after a low pass and high-pass after the two-plus 50Hz Notch T network, astrong power-line interference filter out, so get better ECG waveform.Key words: instrumentation amplifier INA128; precision OPAMP OP07; OPA2340.- 1 -《模拟电子技术基础》课程设计说明书1.设计内容及要求 1.1设计目的及主要任务1.1.1设计目的(1)学会根据已学知识设计具有某一特定功能的电路;(2)学会基本电路的组装与调试;(3)进一步加深对模拟电子电路课程的理解与掌握。
《模拟电子系统训练》设计报告班级:姓名:低频功率放大器的设计设计任务书设计一个集成功率放大器,在放大通道的正弦信号输入幅度为5mV~700mV 等效负载电阻为8Ω,满足以下指标:1、额定输出功率P o≥10W;2、带宽BW为50Hz~10Hz;3、在P o下的效率≥55%;4、在P o和BW下的非线性失真系数γ≤3%;5、当输入端交流信号为是0时,R L上交流噪声功率≤10mV。
一、设计原理1、低频功率放大器常见的电路形式有OCL电路和OTL电路,要求其输出功率大,非线性失真小,效率高等。
2、LA4100~LA4102集成功率放大器的介绍,下图为其内部电路:电路增益可通过内部电阻R11与脚6所接电阻决定。
LA4100~LA4102接成的电路如下图所示,外部元件的作用如下:R F、C F——与内部电阻R11组成交流负反馈支路,控制电路的闭环电压增益Av ;Av ≈ R11/ R FC B —— 相位补偿,一般取几十至几百pF ;C C —— OTL 电路的输出端电容,一般取耐压大于V CC /2的几百μF 电容; CD —— 反馈电容,消除自激,一般取几百P F ; C H —— 自举电容;C 3、C 4 —— 滤除纹波,一般取几十至几百μF ; C 2 —— 电源退耦电容。
二、设计步骤1、总体方案设计① 放大通道的正弦信号幅度为一范围(5mV~700mV ),输出电压在等效负载电阻上获得,则放大器的增益是可以调节的。
② P o 下的效率≥55%,则说明功率放大器的功率输出级工作在甲乙类。
③ 放大倍数A u 的计算:Lo o Loo R P U R U P =∴=2VR P U L o OM 6.122==,取U OM =14ViMoM U U U A =∴=2800。
④ 整个电路由前置放大电路和功率放大电路共同完成,其中前置电路的增益为280,功率放大电路的增益为10。
其系统框图如下:1、单元模块设计① 前置放大电路由两个双运放集成运算放大器NE5532构成两级电压放大电路,两级的增益分别为15和20:20102001510150562211=ΩΩ===ΩΩ==K K R R A K K R R A U U前置放大电路 功率放大电路R L交流型号输入为了实现对5mV~700mV范围内的信号,都只能放大到1.4V,可在两级间串一个滑动变阻器R P来改变整个系统的增益,同时也起到对信号的衰减作用。
模拟电了电路设计低功耗心电放大器设计报告学院:_____ 电气工程学院_______班级:_________________________姓名:_________________________学号:______ 1412021061 ______日期: ______ 2016 .7.1 ________1. 概述心脏是循环系统中重要的器官。
由于心脏不断地进行有节奏的收缩和舒张活动,血液才能在闭锁的循环系统中不停地流动。
心脏在机械性收缩之前,首先产生电激动。
心肌激动所产生的微小电流可经过身体组织传导到体表,使体表不同部位产生不同的电位。
如果在体表放置两个电极,分别用导线联接到心电图机(即精密的电流计)的两端,它会按照心脏激动的时间顺序,将体表两点间的电位差记录下来,形成一条连续的曲线,这就是心电图。
Morpholep of a PQRST-campkx of MI ECG recorded from a nomial基本心电图如上所示,包含如下几个波段:P波一一两心房除极时间P-R间期一一心房开始除极至心室开始除极时间QRSfe群——全心室除极的电位变化ST段一一心室除极刚结束尚处以缓慢复极时间T波一一快速心室复极时间2. 设计背景心电放大器是一种常见的生物电放大仪器,在如今已经得到了广泛的应用,并已经研发出了便携家用的医疗仪器。
心电放大器可以实时观测被测者的心电信号,有助于病征的观测,并能辅助诊断。
心电放大器作为精密医疗仪器,在现代的应用越来越广泛,低成本是它的一个重要趋势。
心电信号有几个显著的特点1)心电信号很微弱,其幅值为10卩V (胎儿)-4mV (成人),放大倍数约为500~1000倍;2)频率很低,约为0.05Hz-75Hz,能量主要集中在17Hz附近;3)有很强的随机性,并不稳定。
4)人体作为信号源,本身内阻很大。
5)干扰多。
如肌电等人体噪声,以及在心电放大器中不可避免的工频等设备噪声。
模拟电子电路设计——低功耗心电放大器设计报告学院:电气工程学院班级:姓名:学号:1412021061日期:2016 .7.11.概述心脏是循环系统中重要的器官。
由于心脏不断地进行有节奏的收缩和舒张活动,血液才能在闭锁的循环系统中不停地流动。
心脏在机械性收缩之前,首先产生电激动。
心肌激动所产生的微小电流可经过身体组织传导到体表,使体表不同部位产生不同的电位。
如果在体表放置两个电极,分别用导线联接到心电图机(即精密的电流计)的两端,它会按照心脏激动的时间顺序,将体表两点间的电位差记录下来,形成一条连续的曲线,这就是心电图。
基本心电图如上所示,包含如下几个波段:P波――两心房除极时间P-R间期――心房开始除极至心室开始除极时间QRS波群――全心室除极的电位变化ST段――心室除极刚结束尚处以缓慢复极时间T波――快速心室复极时间2.设计背景心电放大器是一种常见的生物电放大仪器,在如今已经得到了广泛的应用,并已经研发出了便携家用的医疗仪器。
心电放大器可以实时观测被测者的心电信号,有助于病征的观测,并能辅助诊断。
心电放大器作为精密医疗仪器,在现代的应用越来越广泛,低成本是它的一个重要趋势。
心电信号有几个显著的特点。
1)心电信号很微弱,其幅值为10μV(胎儿)-4mV(成人),放大倍数约为500~1000倍;2)频率很低,约为0.05Hz-75Hz,能量主要集中在17Hz附近;3)有很强的随机性,并不稳定。
4)人体作为信号源,本身内阻很大。
5)干扰多。
如肌电等人体噪声,以及在心电放大器中不可避免的工频等设备噪声。
3.设计意义1)对心律失常和传导障碍具有重要的诊断价值;2)对心肌梗塞的诊断有很高的准确性,它不仅能确定有无心肌梗塞,而且还可确定梗塞的病变期部位范围以及演变过程;3)对房室肌大、心肌炎、心肌病、冠状动脉供血不足和心包炎的诊断有较大的帮助;4)能够帮助了解某些药物(如洋地黄、奎尼丁)和电解质紊乱对心肌的作用。
模拟电子技术课程设计报告设计课题:OTL音频功率放大器专业班级:电子信息工程专业0701班学生姓名:指导教师:设计时间:2009-6-25目录引言 (3)一.设计任务与要求 (3)1.1 设计任务 (3)1.2 设计要求 (3)二. OTL音频功放满足的具体性能指标 (3)三.方案设计与论证 (3)四.原理图元器件清单及原理简述 (4)4。
1 总原理图 (4)4。
2 元器件清单 (4)4.3 电路原理简述 (4)五.安装与调试 (5)5。
1 元件的安装 (5)5.2 元件的调试 (5)六.性能测试与分析.......................................。
(6)6.1 波形测试 (6)6。
2 主要参数的测试与计算 (6)七. 个人心得体会 (7)八.参考文献 (7)题目OTL音频功率放大器设计者蔡白洁张振山指导教师李艳萍引言OTL(Output transformerless )电路是一种没有输出变压器的功率放大电路。
过去大功率的功率放大器多采用变压器耦合方式,以解决阻抗变换问题,使电路得到最佳负载值。
但是,这种电路有体积大、笨重、频率特性不好等缺点,目前已较少使用.OTL电路不再用输出变压器,而采用输出电容与负载连接的互补对称功率放大电路,使电路轻便、适于电路的集成化,只要输出电容的容量足够大,电路的频率特性也能保证,是目前常见的一种功率放大电路。
它的特点是:采用互补对称电路(NPN、PNP参数一致,互补对称,均为射随组态,串联,中间两管子的射极作为输出),有输出电容,单电源供电,电路轻便可靠.两组串联的输出中点”可理解为采用互补对称电路(NPN、PNP参数一致,互补对称,均为射随组态,串联,中间两管子的射极作为输出)。
1 设计任务与要求1。
1设计任务:1.学习基本理论在实践中综合运用的初步经验,掌握模拟电路设计的基本方法、设计步骤,培养综合设计与调试能力。
2.培养实践技能,提高分析和解决实际问题的能力.3.掌握OTL音频功率放大器的设计方法,基本工作原理和性能指标测试方法. 4。
心电放大器(交流供电)设计报告一心电简介1 心电的产生及心电检测心脏周围的组织和体液都能导电,因此可将人体看成为一个具有长、宽、厚三度空间的容积导体。
心脏好比电源,无数心肌细胞动作电位变化的总和可以传导并反映到体表。
在体表很多点之间存在着电位差,也有很多点彼此之间无电位差是等电位的。
心脏在每个心动周期中,由起搏点、心房、心室相继兴奋,伴随着生物电的变化,这些生物电的变化称为心电。
2 典型心电图P波――左右心房兴奋时所产生的电位变化P-R间期――心房兴奋到心室兴奋所经历的时间QRS波群――心室兴奋传播过程中的电位变化T波――心室复极化过程的电位变化QT期间――心室去极化所用时间3 心电检测及其意义在体表放置两个电极(在心脏异侧),分别用导线联接到心电图机的两端,则按照心脏激动的时间顺序,将体表两点间的电位差记录下来,形成一条连续的曲线,这就是心电图。
对心电波形的分析在临床上有着重要意义,患心律不齐,心肌梗塞,冠状动脉功能异常,心肌障碍及心室肥大症的人,其心电波形较正常人均有较大变化。
心电监护在手术麻醉及恢复,心肺复苏以及电解质代谢紊乱的检测中也有重要意义。
二心电放大器的系统要求(1)人体心电信号幅度一般在0.5 mV—5mV,属于微弱信号,放大器输出信号一般在+5V—-5 V,因此要求放大器的差模电压增益为1000左右;(2)信号的频率范围一般为0.05—100Hz;(3)高输入阻抗。
人体内阻,检测电极与皮肤的接触电阻为信号的内阻,阻值一般为几十千欧,通过电极提前的心电信号是不稳定的高内阻源的微弱信号,为了减轻微弱心电信号的负载,要求放大器的差模输入阻抗大于10兆欧;(4)高共模抑制比CMRR。
人体相当于一个导体,将接收空间电磁场的各种干扰信号,它们对放大器来说相当于共模信号,因此,前置级必须采用CMRR 高的差动放大形式,能减少共模干扰向差模干扰的转化,一般放大器的共模抑制比为60dB以上。
;(5)要求具有低噪声和低漂移特性。
模拟电子电路设计——低功耗心电放大器设计报告学院:电气工程学院班级:姓名:学号:1412021061日期:2016 .7.11.概述心脏是循环系统中重要的器官。
由于心脏不断地进行有节奏的收缩和舒张活动,血液才能在闭锁的循环系统中不停地流动。
心脏在机械性收缩之前,首先产生电激动。
心肌激动所产生的微小电流可经过身体组织传导到体表,使体表不同部位产生不同的电位。
如果在体表放置两个电极,分别用导线联接到心电图机(即精密的电流计)的两端,它会按照心脏激动的时间顺序,将体表两点间的电位差记录下来,形成一条连续的曲线,这就是心电图。
基本心电图如上所示,包含如下几个波段:P波――两心房除极时间P-R间期――心房开始除极至心室开始除极时间QRS波群――全心室除极的电位变化ST段――心室除极刚结束尚处以缓慢复极时间T波――快速心室复极时间2.设计背景心电放大器是一种常见的生物电放大仪器,在如今已经得到了广泛的应用,并已经研发出了便携家用的医疗仪器。
心电放大器可以实时观测被测者的心电信号,有助于病征的观测,并能辅助诊断。
心电放大器作为精密医疗仪器,在现代的应用越来越广泛,低成本是它的一个重要趋势。
心电信号有几个显著的特点。
1)心电信号很微弱,其幅值为10μV(胎儿)-4mV(成人),放大倍数约为500~1000倍;2)频率很低,约为0.05Hz-75Hz,能量主要集中在17Hz附近;3)有很强的随机性,并不稳定。
4)人体作为信号源,本身内阻很大。
5)干扰多。
如肌电等人体噪声,以及在心电放大器中不可避免的工频等设备噪声。
3.设计意义1)对心律失常和传导障碍具有重要的诊断价值;2)对心肌梗塞的诊断有很高的准确性,它不仅能确定有无心肌梗塞,而且还可确定梗塞的病变期部位范围以及演变过程;3)对房室肌大、心肌炎、心肌病、冠状动脉供血不足和心包炎的诊断有较大的帮助;4)能够帮助了解某些药物(如洋地黄、奎尼丁)和电解质紊乱对心肌的作用。
4.设计要求1)输入电阻>5M2)共模抑制比>80dB3)输出摆幅>2.5V(采用单片机采集时动态范围≧28)4)频带:0.05~75Hz5)功耗<5mA6)直流供电,使用三节1.5V干电池,便于携带5.总体方案设计本项目通过模拟电路对信号进行一些列处理,最终实现在示波器上显示波形。
经过分析将电路大致分为几个模块,包括信号采集放大模块,信号滤波模块,信号50Hz陷波处理模块,电平提升模块。
前置放大采用的是差分放大,滤波采用二阶低通滤波器,50Hz陷波采用双T网络,最后经由电平提升输出到显示屏。
6.各模块功能实现A.信号采集放大模块(R11表示第一个模块中第一个电阻)A.总体概述如下图,采用protues仿真心电信号非常微弱,为mV量级,只有对其进行放大到适当范围才能够进行更多的采集和处理,这些都决定了信号放大电路成为整个系统设计成败的关键。
如上图所示的同相并联三运放结构,这种结构可以较好地满足高输入阻抗,高共模抑制比,低噪声的要求。
放大器的第I级主要用来提高整个放大电路的输入阻抗。
第II级采用差动电路用以提高共模抑制比。
B.信号放大运放放大电路,采用LM358芯片构成差动放大电路,根据虚短、虚断的概念,不难分析U2:1A、U2:1B前置放大电路仅对差模信号有放大作用,差模放大倍数为(R12+2R11)/ R12倍。
AD620是一种只用一个外部电阻就能设置放大倍数为1—1000的低功耗、高精度仪表放大器。
尽管AD620由传统的三运放放大器发展规律而成,但一些主要性能却优于三运算当代器构成的仪表放大器设计,电源范围宽(±2.3V--±18V),设计体积小,功耗非常低(最大供电电流仅为1.3mA)因而使用于低电压、低功耗的应用场合。
内部增益电阻被精确确定为24.7k Ω,使得运放增益精确地由Rg 确定部增益为 14.49+Ω=R K G g32647851U11AD620321411U2:1ALM324321411U2:1BLM324R1120kR1210kR1320kR14100kR15100k+5V+5V+5V-5V-5V-5V50%RV115kVoVi+Vi-U2:1A(+IP)A B C D其中差动放大电路部分放大了5倍,因为其本身受极化电压的影响,放大倍数应为5倍左右。
而AD620核心放大器放大倍数可经过滑动变阻器调节,使这个电路的放大倍数达到100倍左右,使信号能够更好的进行滤波等后期处理。
C .无源高通滤波电路 由于心电信号本身有频带,同时也存在着诸多干扰,因而滤波电路是整个心电放大器成功的关键所在。
项目中的频带为0.05Hz —75Hz ,因而设计了截止频率为0.0482Hz 的高通滤波电路。
截止频率为:RCf π21=Hz f 0482.0=将高通滤波器配合差模驱动放置在前置放大电路的差动放大电路与核心放大电路之间能后有效的抑制极化电压,减小噪声,提高电路的共模抑制比。
R16330kC1110uFC11(1)A B C DR16(1)D.右腿驱动电路E. 低通滤波电路模块由于前面的高通网络已经考虑了高通滤波的情况,这里仅考虑低通滤波的情况。
而且考虑高通的截止频率不高,故采用阶数太高的滤波器。
本课题滤波器的作用为滤掉大于75Hz的高频的干扰。
采用有源低通滤波器有一些好处,一方面有源滤波器在通带内信号不仅可以没有衰减,还可以有一定的增益,而在阻带内,其阻抗频率特性随频率而急剧改变,故选频性能好,另一方面输入阻抗高,输出阻抗低,不需要阻抗匹配,输入、输出之间有良好的隔离。
巴特沃斯滤波电路实现了通过带内较高的幅值平坦性,符合心电滤波的要求。
采用一阶无源高通滤波器和二阶巴特沃思低通滤波器作为本系统的滤波电路,电路图如下所示:采用归一化算法,由R=FC21,取F=75Hz ,C=0.1uF ,得R=21.22k ,取22k 。
信号源为10Hz 时的滤波信号源为50Hz 时的滤波信号源为100Hz时的滤波信号源为200Hz时的滤波实际焊接图片F . 50Hz 陷波电路模块带阻滤波器电路是用来抑制或衰减某一频段的信号,而让该频段以外的所有信号通过。
这种滤波电路也叫陷波电路,经常用于电子系统抗干扰。
在设计当中尤其要注意带阻滤波器防止发生如切频等情况。
该电路的功能就是在ω=50Hz 之外的信号可以通过,而在陷波处把要滤除的信号滤除掉。
如图是RC 双T 带阻滤波选频放大器。
RC 双T 带阻滤波选频放大器框图其闭环增益为:1V vf V A Vo A Vi A F ==+式中,vfA 、F 均为信号频率的函数。
当信号频率与RC 双T 电路的中心频率of 相同时,RC 双T 电路的传递系数│F │=0,此时无反馈作用,则有vfA =VA ,即反馈放大器增益vfA 等于开环放大器VA ;当信号频率偏离of 达某值时,双T 电路反馈系数│F │最大,即│F │=1,这时是深度负反馈。
∵1≥A V∴FF A V A VA Vf 11⋅+=则11==FA Vf 显然,RC 双T 电路的频率特性很重要.滤波器的特性参数为: 取C =0.068µF 。
由FC21π=R ,从而得R=46.9k Ω(取47k Ω) R C 14131⋅=ω )1(25.0k Q -=k 值越大,Q 值越高,频率选择性越好,但这样会导致滤波器性能不稳定,阻带宽度也加大。
通过认真筛选元件、调整电位器RV32通过改变K值可使50Hz 陷波深度达到-25dB ,带宽为10Hz(45~ 55Hz)且滤波器稳定,满足心电检测的要求。
信号源为30Hz信号源为40Hz信号源为50Hz信号源为60HzG. 电平提升模块该部分电路主要起调节增益的作用,使输出信号可达到V 的量级,电路图如下所示C41100u321411U1:4ALM324R4122.5k-5V+5VR42200k28%RV4230kABCDC41(1)U1:4A(OP)因第一个模块中放大倍数接近100倍,这个模块只需放大倍数接近9~10倍即可。
放大倍数通过滑动变阻器RV42来调节,如上图示波图形,放大倍数接近十倍。
在输入端加入电容组成一阶无源滤波电路。
其传递函数为:()C R S S C R RV S H 41.41141)4242(+⋅⋅+==C R S S R R RV 41411414242+⋅+得出其幅频特性为: ()2)4141(14142422C R R R RV j H ++=ωωω其中414242R R RV +为通带内要求的放大倍数,现在考虑传递函数的后半部分令()2)4141(122C R j H +=ωωω对于高通的情况由于w 很小,所以()ωω⋅=C R j H 41412当截止频率f=0.05HZ 时,有R41C41=2.25S,取R41=22.5K, C41=100µF ,由于手上没有22.5K,所以选择了24K的。
7.关键问题或可能问题及其解决方法1)因为元件精度问题导致的共模变差模,降低了电路的共模抑制比以及放大器的性能。
2)陷波电路不能在电路中起到很好的作用,增加50Hz陷波电路的Q值调制模块可以解决这一问题。
3)右腿驱动电路在心电信号采集时十分关键,要注意右腿采集的位置以及电阻和电容的选取。
8.用到的元器件参数LM324主要参数电压增益100dB单位增益带宽1MHz单电源工作范围3V----30VDC每个运放功耗;工作电流为0.7mA输入失调电压2mV(最大值7mV)输入偏置电流50nA----150 nA输入失调电流5nA----50 nA输入共模电压范围0----V+-1.5VDC(单电源时)V- ----V+-1.5VDC(双电源时)输出电压幅度0----V+-1.5VDC(单电源时)输出电流40mA共模拟制比:85DBAD620内部结构供电放大倍数共模抑制比输入阻抗频带宽度VV153.2±-±1-1000G=10时,CMRR=100dB109ΩG=10,800KHz。