Зняття амплітудної характеристики підсилювача електрокардіографа
2.1. Включіть у мережу генератор, електрокардіограф та осцилограф. Дайте їм 5 хвилин прогрітися.
2.2. Встановіть на генераторі частоту30Гц та вихідну напругу1В. Встановіть чутливість осцилографа(V/діл) 2V, а час розгортки (час/справ) 10ms. Підсилювач електрокардіографа розрахований для посилення слабких сигналів і вхідний сигнал з напругою 1В для нього занадто великий. Його потрібно послабити. Для цього вхідний сигнал пропускають через два атенюатори із сумарним послабленням 70dB. Якщо 1В послабити на 70dB, то вхід підсилювача електрокардіографа надійде сигнал з напругою 0,31 мВ. Приклад розрахунку наведено нижче:
Uнач = 1В, звідси
Вхідний сигнал напругою 0,31мВ надходить на вхід підсилювача електрокардіографа, посилюється та подається для реєстрації на осцилограф. Амплітуду посиленого сигналу можна визначити екранною сіткою осцилографа. Для цього необхідно помножити чутливість 2В на амплітуду сигналу, виміряну екранною сіткою осцилографа (див. рис.1). Коефіцієнт посилення k цього сигналу дорівнює (3В=3000мВ) 3000/0,31 = 9677.
Якщо зображення на екрані осцилографа рухається, можна натиснути кнопку пам'яті (друга кнопка ліворуч у лінійці кнопок управління рис.1).
2.3. Визначте коефіцієнт посилення сигналів 2,3,4,5,6,7,8,9В при ослабленні кожного на 70dB. Результати занесіть до таблиці №3.
2.4. Побудуйте амплітудну характеристику підсилювача. Зразковий вид амплітудної характеристики підсилювача наведено на рис.2.
Рис.2. Амплітудна характеристика підсилювача електрокардіографа.
Зняття частотної характеристики підсилювача електрокардіографа.
Для зняття частотної характеристикипідсилювача електрокардіографа встановіть на генераторі частоту 3Гц, вихідну напругу генератора 7В. Ослаблення атенюаторів колишнє -70dB. Якщо 7В послабити на 70dB, то вхід підсилювача надійде сигнал напругою 2,21мВ. Величина цього сигналу буде незмінною у кожному досвіді. Амплітуда вихідного сигналу залежить від частоти вхідного. Частоту вхідного сигналу змінюватимемо від 3Гц до 600Гц. Однак для реєстрації осцилографом таких частот необхідно змінювати час розгортки осцилографа. Час розгортки осцилографа різних частот наведено у таблиці №4.
Визначте вихідну напругу та коефіцієнт посилення підсилювача електрокардіографа для частот 3-600Гц і занесіть дані до таблиці №4.
Збудуйте частотну характеристику підсилювача електрокардіографа. Зразковий вид частотної залежності підсилювача електрокардіографа наведено на рис.3. Оскільки відзначати по лінійній осі частоти 3-600Гц незручно (крапки налазять один на одного), будемо користуватися логарифмічною шкалою. Зазначають на осі не 3Гц, а ln3 тощо.
Рис.3. Частотна залежність підсилювача електрокардіографа
Примітка.
Підсилювач електрокардіографа повинен без спотворень посилювати сигнали із частотою 0 – 6 Гц. Так, частота 1Гц відповідає 60 скороченням серця на хвилину. Частота в 6Гц відповідає 360 скорочення серця на хвилину. Частотну характеристику такого підсилювача необхідно знімати, починаючи з низьких частот. Для цього потрібні спеціальні генератори. Генератор Г3-124 не може виробляти настільки низькочастотні сигнали і тому починаємо визначати частотну характеристику з 3Гц.
ЗНЯТТЯ АМПЛІТУДНОЇ ТА ЧАСТОТНОЇ ХАРАКТЕРИСТИК, ВИЗНАЧЕННЯ СМУГИ ПРОПУСКУВАННЯ, ДИНАМІЧНОГО ДІАПАЗОНУ ПІДСИЛЮВАЧА ЕЛЕКТРОКАРДІОГРАФУ.
Питання теорії.
1.1. Підсилювачі. Коефіцієнт посилення підсилювача. Вимоги до підсилювачів. Багатокаскадне посилення. Класифікація підсилювачів.
1.2. Амплітудна характеристика підсилювача. Амплітудні спотворення. Попередження амплітудних спотворень.
1.3. Частотна характеристика підсилювача Частотні спотворення. Смуга пропускання підсилювача. Попередження частотних спотворень.
1.4. Ламповий підсилювач.
1.5. Підсилювальний каскад на транзисторі.
1.6. Зворотній зв'язок у підсилювачах. Види зворотний зв'язок.
1.7. Повторювачі. Призначення та типи повторювачів.
1.8. Диференціальний підсилювач.
1.9. Контрольні питання.
Підсилювачі. Коефіцієнт посилення підсилювача. Вимоги до підсилювачів. Класифікація підсилювачів.
Підсилювачами електричних сигналів або електронними підсилювачами називають пристрої збільшують ці сигнали за рахунок енергії зовнішнього джерела.
Підсилювачі можуть створюватися на основі різних елементів (транзистори), однак у загальних питаннях усі підсилювачі можуть бути представлені досить одностайно. Вони мають вхід, на який подається електричний сигнал, що підсилюється, і вихід, з якого знімається посилений сигнал. Неодмінною частиною всієї системи є джерело електричної енергії.
Найбільш поширеним принципом посилення сигналу є вплив вхідного ланцюга на електричний опір вихідного ланцюга. Цей вплив відповідає формі сигналу, що посилюється, і тому форма сигналу відтворюється у вихідний ланцюга.
Суттєвою вимогою до підсилювачів є відтворення сигналу, що посилюється (посилення) без спотворення його форми. На практиці ця вимога виглядає як прагнення посилити електричний сигнал із найменшими спотвореннями.
Можливість підсилювача збільшити поданий з його вхід сигнал кількісно оцінюєтьсякоефіцієнтом посилення. Він дорівнює відношенню збільшення напруги (сили струму, потужності) на виході підсилювача до приросту напруги (сили струму, потужності), що викликало його, на вході:
kU= ,kI= ,.
Залежно від цілей підсилювачі розрізняють за напругою, силою струму або потужністю. Надалі, задля визначеності, всі ілюстрації та висновки будуть відноситися до коефіцієнта посилення за напругою, що позначатиметься без індексу:k.
При посиленні сигналу синусоїдальної форми у виразах зазвичай використовують амплітуди вхідного та вихідного сигналів:
Якщоkмає значення, недостатні для отримання на виході сигналу потрібної напруги, з'єднують кілька підсилювачів. Кожен окремий підсилювач при цьому називаютьпідсилювальним каскадом.Коефіцієнт посилення підсилювача з кількох каскадів дорівнює добутку коефіцієнтів посилення всіх використовуваних каскадів: