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1、实验报告实验报告 生物医学电子学 实验一实验一 生物电前置放大器生物电前置放大器 一、实验目的一、实验目的 了解三运放生物电前置放大器设计原理，掌握放大器的设计、调试和测量方法，熟悉 protel 软件。 二、实验原理及说明二、实验原理及说明 1. 应用场合应用场合 放大器的设计一般采用定性分析、定量估算、实验调整结合的方法。在设计 过程中，首先根据使用要求选择放大器的放大倍数、放大器的级数和放大器的电路 形式，计算确定各个电阻元件的取值，然后连接电路并实际测量放大器的各项参数， 根据测量结果对电路进行适当调整，以满足具体设计要求。 2. 工作原理工作原理 人体体表心电信号的幅值约为 1-2m
2、V，要求放大器的总放大倍数为 40 倍。本 实验采用三运放差动放大器，电路形式如下图所示。 设计时，要按照所给定的电路形式，分配各级放大器的放大倍数，然后根据放 大倍数计算出放大电路中各个电阻的阻值。 3. 原理图原理图 三、实验内容与步骤三、实验内容与步骤 l.元件值设定元件值设定 根据教材相关内容和实验原理，设定合适的电阻等元件值。 2. 建立仿真电路图建立仿真电路图 熟悉 protel 软件，按照图中所示，选择 LM348 作为运算放大器，建立仿真电路图。 3. 电路参数调试电路参数调试 A1 - - + + A2 + + - - R4=3kR6=16k Rw2=5k ui2 R1=8.
3、2k R0=5k R2=8.2k ui1 A3 + + - - A4 + + - - R7=15k C1=1uF R5=24kR3=3k Vo (1) 静态工作点：将放大器两输入端对地短路，观察各级放大器输出波形并记录 幅值，若各个输出端均小于 0.5V 即为合格。 (2) 差模增益：将 20Hz，1mv 的正弦信号接到放大器的一个输入端而另一端接 地，观察输出波形，并记录。计算差模增益：。 od V Vi V A od d (3) 共模增益：将放大器两输入端共同接 2V/50Hz 的正弦信号，观察输出波形并 记录的幅值，计算共模增益。 oc V Vi V A oc c (4) 计算共模抑制比
4、：)( lgdB A A 20CMRR c d 四、实验要求四、实验要求 认真阅读实验原理及说明，理解生物电前置放大的基本原理，独立完成实验，总结分 析实验结果，写出完整的实验报告，熟悉 protel 软件的使用。 实验二实验二 RC 有源滤波器有源滤波器 一、实验目的一、实验目的 1. 通过实验，熟悉由运放组成 RC 有源滤波器的工作原理。 2. 掌握二阶 RC 有源滤波器的工程设计及安装调试技术。 二、实验原理及说明二、实验原理及说明 1. 应用场合应用场合 用运放与少量 RC 元件构成的有源滤波器具有体积小、性能好、调整方便等优点。 在信号处理方面得到了极为广泛的应用。但因受运放本身带宽
5、的限制，目前仅适用于 低频范围。 2.二阶带通有源滤波器二阶带通有源滤波器 图 2-1 是二阶带通有源滤波器的典型电路，实际上它是将二阶低通滤波器电路中 的一级改为高通而得。若取 C1=C2=C，且，则它的传递函数可以写成： f F R R 1AF 31 2 2321 2 1 11121 1 )( RRCRRR R RRC s s CR s R R sH f F f F 图 2-1 带通滤波器 与传递函数比较可得： 321 1 0 21 RR R RR RR RR A f F f fF 312 0 1111 RRRC 321 312 21 111 RR R RR RRR Q f F 由于，则该
6、滤波器的带宽为： BW Q 0 321 211 RR R RRC BW f F 这种电路的优点是改变反相段 RF与 Rf之比值，就可以调整其带宽，而不影响中心频率。 三、实验内容与步骤三、实验内容与步骤 1. 按照图 2-1 所示电路画出仿真电路，放大器采用 LM324。 2.测量其幅频持性，定出 A0、f0和 Q 值，并与理论值进行比较。 50Hz 1000Hz 四、实验要求四、实验要求 1.复习二阶系统有关内容弄清实验电路的基本工作原理。 2.根据图 2-1 所示带通滤波器，计算出带通滤波器的 A0、f0和 Q 值，以便和实验值 比较。完成实验报告。 二阶低通滤波器基本原理： =0.904
7、10 321 1 0 21 RR R RR RR RR A f F f fF =201791.22 312 0 1111 RRRC 32116.070 2 f =0.1459 321 312 21 111 RR R RR RRR Q f F 实验三实验三 温度测试温度测试 一、实验目的一、实验目的 1、了解 PT1000 温度传感器的特性及使用方法。 2、掌握温度测试电路的原理及设计方法。 二、实验原理及说明二、实验原理及说明 图 3-1 温度测试电路原理图 1、温度测试电路原理图如图 3-1。 2、温度传感器由铂电阻 PT1000 构成，铂电阻一般以 0.030.07mm 的纯铂丝绕在平板型
8、支 架上，用银导线作引出线。铂电阻属无源器件，性能比较稳定。PT1000 是铂电阻温度传 感器，它适用于测量-60到+400之间的温度。 PT1000 在 0时，阻值为 1000，随 着温度的变化电阻值成线性变化，温度每变化 1，电阻值相应变化 3.90。 3、测温电路为恒流电路，即流经 Rt 的电流是恒定的。当温度变化时，PT1000 温度传感器 的电阻值相应变化，由于流经温度传感器的电流不变，其上电压随着阻值的变化而变化, TEPvb 点的电压值亦随着变化，它反映的就是温度变化状况，后边由 R85,R86,RW8 和运 放组成的电路将 TEPvb 点的电压放大到 0-5V 范围内供 A/D
9、 转换电路进行转换。 在图 3- 1 中，假定 U29 的反相输入(2 脚)电压为 e1, 流经 Rt 的电流是 i1，则有以下公式成立： i1=(Vin-e1)/R84 （3.1） 式中： Vin 为 2.5V TEPvb=e1-(Vin-e1)/R84*Rt （3.2） 4、表征温度的电压量送入模/数转换电路，MCS-51 内的温度测试功能模块将其转换成数字 量，经过处理换算，在 PC 机上显示其温度值。 三、实验内容与步骤三、实验内容与步骤 利用铂电阻温度传感器 PT1000 构成的测温电路，将测得的温度信号送入单片机处理， 所测得的温度值在 PC 机上实时显示，温度值范围为 0100。
10、 温度测试电路布局如图 3-2。 图 3-2 温度测试电路布局图 1、用连接线将主板和模板相连，连接方法是：将扁平连接线两头的插头分别对应的插到 主板和模板上的插座上，如图 3-3 所示，主板插座与其相同： 图 3-3 模板插座示意图 2、RW8 是调整放大倍数的电位器，用电阻表测量 RW8 的阻值是否为 5K 左 右，若偏离则调整 RW8 为 5K，作为放大倍数的粗调。调整方法是，在不接线的情况 下，测量 2 和 3 连接孔之间的电阻，调整电位器 RW8，使其电阻达到 5K，测好以后用 插线将用虚线相连的两个连接孔 1 和 2 连起来。 图 3-4 调整放大倍数电位器 【注：在测量电阻值时，
11、应将电阻或电位器与电路断开注：在测量电阻值时，应将电阻或电位器与电路断开】 3、由于元器件参数存在差异，最好在测试前，将温度传感器放入恒温液体 （如水） ，用电阻表测量传感器的电阻值，按照 3.90 对应 1的关系换算成温度，如 果偏离此值，则调整 RW8 。 4、不接温度传感器,用插线将 PT8 的两端（1000）与 RT 的两端分别相连， 如图 3-5。 图 3-5 5、调零:调整 RW7,使得运放 U29 的 1 脚输出电压(TEPvb)为零或者接近于零（一般为+1mv 以内） 。用电压表监测。 图 3-6 6、满量程调整: 将 PT8 与 RT 断开，用插线将 PT7 的两端（1350
12、）与 RT 的两端分别相 连, 此时联机测量温度，显示的温度值应为 89.7左右，如果不符合，调整 RW8。 7、依次分别将 PT1PT8 与 RT 相连，测量运放 U29 的 7 脚输出电压 TEPvc，记录各组数 据，应符合实验原理中式 3.2 给出的关系式，绘出 PT 阻值与输出电压的关系曲线，观 察并验证其线性度。PT1PT8 阻值如表 3.1。由于电阻的离散性，实际电阻值可能与 表 3.1 所列存在误差，应以实际电阻值为准。 PTiPT1PT2PT3PT4PT5PT6PT7PT8 阻值（） 10501100115012001250130013501000 TEPvc(V)0.4900
13、.9751.4641.9682.4622.9353.4230.008 温度值（）12.8/1.9 25.438.351.564.476.889.60.2 表 3.1 8、将 PTi 与 RT 的连接断开，接入温度传感器 PT1000,用示波器（慢扫描）监视输出信号 TEPvc，将 PT1000 放入 0-100的液体中，温度传感器阻值的变化引起输出信号波 形变化，波形自起始点 10%变化到稳定点 90%的时间 t 即为传感器的延迟时间，可用 不同温度的液体测量温度传感器的延迟时间。 9、在实验箱 USB 指示灯亮的情况下，点击“温度实验”按钮进入温度测试。 10、点击“测试”按钮，温度测试开始
14、，显示的温度值为摄氏温度值，随着温度传感器的 信号的变化,显示的温度值不断被刷新，显示如下： 图 3-7 温度的最小显示值为 0，最大值为 100。如要停止温度测试，点击“停止”按钮 即可。 11、 将 PT1PT8 与 RT 断开，插入温度传感器，让温度传感器暴露在空气中，此时所 测的温度即为室温。20.2 12、 将温度传感器放在掌心或腋下三分钟以上,并确保紧密接触，显示的温度值即为体温， 通常情况下，腋下温度比掌心温度略低。34.2 13、 可将温度传感器放入已知温度的液体中，如温水，测量液体的温度。 14、 在测试结束后，可点击菜单“文件(&File)”下的子菜单“数据保存为 txt
15、文件 (&Save)” ，测试数据即保存为文本文件。 15、 实验结束，将所有连接线除去。 四、实验要求四、实验要求 1.复习温度传感相关内容。 2. 根据实验步骤完成实验及实验报告。 实验四实验四 握力测试握力测试 一、实验目的一、实验目的 1、掌握握力测试电路的原理及设计方法。 2、了解握力测试传感器的构成及使用方法。 二、实验原理及说明二、实验原理及说明 1234 A B C D 4321 D C B A Title NumberRevisionSize A4 Date:27-Apr-2007Sheet of File:C:Documents and SettingsAdministrator功功YJ01功功功功YJ01功功功功功功功功功)NEW.ddbDrawn By: R 83 100K R 84 100K 1 2 3 4 +5VA C 59 104 +5VA V I- V I+ W LA D SEN S O R W LV b W LV a W LV c G N D MAX186 3 2 6 5 1 8 74 U 28/IN A 128 R 85 2.7M -5V
