为了适应公司新战略的发展，保障停车场安保新项目的正常、顺利开展，特制定安保从业人员的业务技能及个人素质的培训计划ecg放大电路及r波检测器电路设计报告专业：_姓名：_实验报告学号：_日期：_地点：_装订线课程名称：_电路与模拟电子技术实验_指导老师：_干于_成绩：_实验名称：_三极管共射极放大电路设计_实验类型：_同组学生姓名：_一、实验目的和要求二、实验内容和原理三、主要仪器设备四、操作方法和实验步骤五、实验数据记录和处理六、实验结果与分析七、讨论、心得一、实验目的和要求1.学习基本放大器的参数选取方法、安装与调试技术；2.掌握放大器静态工作点的测量与调整方法，了解在不同偏置条件下静态工作点对放大器性能的影响；3.学习放大器的电压放大倍数、输入电阻、输出电阻及频率特性等指标的测试方法；4.了解静态工作点与输出波形失真的关系，掌握最大不失真输出电压的测量方法；5.进一步熟悉示波器、函数信号发生器、交流电压表的使用。二、实验内容和原理1.静态工作点的调整与测量2.测量电压放大倍数3.测量输入电阻4.测量输出电阻5.测量上限频率和下限频率三、主要仪器设备示波器、信号发生器、万用表、共射电路实验板四、操作方法和实验步骤1.静态工作点的测量和调试实验步骤：按所设计的放大器的元件连接电路，根据电路原理图仔细检查电路的完整性。开启直流稳压电源，用万用表检测15V工作电压，确认后，关闭电源。将放大器电路板的工作电源端与15V直流稳压电源接通。然后，开启电源。此时，放大器处于工作状态。调节偏置电位器，使放大电路的静态工作点满足设计要求ICQ6mA。为方便起见，测量ICQ时，一般采用测量电阻RC两端的压降VRc，然后根据ICQ=VRcRc计算出ICQ。测量晶体管共射极放大电路的静态工作点，并将测量值、仿真值、理论估算值记录在下表中进行比较。2.测量电压放大倍数(RL=、RL=1k)实验步骤：从函数信号发生器输出1kHz的正弦波，加到电路板上的Us端。用示波器检查放大电路输出端是否有放大的正弦波且无失真。用示波器测量输入Ui电压，调节函数信号发生器幅度，使电路输入Ui=10mV(有效值)。负载开路，用示波器测出输出电压Uo有效值，求出开路放大倍数。负载接上1k，再次测Uo，求出带载放大倍数。3.测量输入电阻Ri(RL=1k)测量原理：放大电路的输入电阻可用电阻分压法来测量，图中R为已知阻值的外接电阻，分别测出Vs和Vi，则实验步骤：从函数信号发生器输出正弦波，加到电路板上的Us端。用示波器测出Us和Ui电压。求出输入电阻。4.测量输出电阻RO测量原理：放大电路的输出电阻可用增益改变法来测量，保持信号源幅度不变，分别测出负载开路时的输出电压VO和带上负载RL后的输出电压VO，则5.测量上限频率和下限频率(RL=、RL=1k)1)从函数信号发生器输出1kHz的正弦波，加到放大电路输入端。2)用交流毫伏表测输出电压，调节输入信号幅度，使输出Vo=1V。3)保持输入信号幅度不变，降低信号频率，使输出幅度下降至时得到下限频率fL。4)保持输入信号幅度不变，增大信号频率，使输出幅度下降至Vo时得到上限频率fH。五、实验数据记录和处理1.静态工作点的测量和调试将Ic调至6mA是为静态工作点，此时有：URe1+URe2=Re1+Re2=IRe=失真波形：空载时：最大不失真输出电压Umax=，此时输入Us=107mV负载时：最大不失真输出电压Umax=，此时输入Us=144mVIc=Ib=A=3.测量输入电阻Us-Ui=36mVUi=Rs=Ri=4.测量输出电阻ROUo=Uo=694mVRl=1KRo=理论值Ro=10005.测量上限频率和下限频率FH=FL=91Hz六、实验结果与分析共射放大电路的静态工作点在实验中随可变电阻Rb1的阻值而改变，实验中和仿真均调整电位器使ICQ=6mA，电压放大倍数的实验值、理论值较为接近，由共射放大电路的放大倍数表达式其中rbe已确定，RL为等效负载，当负载增大时放大倍数也会增大，但本实验电路中最大的负载电阻为RC=,外接RL=3k时，等效负载为，RL/RL=,Av/Av=,存在一定误差。最大不失真输出电压实际上在示波器难以测量，因为通过人眼判断正弦波形是否失真偏于主观，往往无法准确判定在某静态工作点下波形失真的临界输出电压，且当负载不同时，截止失真和饱和失真出现的先后可能不同。由输入电阻的计算公式如下：R比较大，VS和Vi的数量级相同，而且为比值形式，所以它们取值的较小变化对结果也会有较大影响，实验中应更加注重这两个数据的测量准确性。七、讨论、心得本次实验测量数据较多，导致回来整理数据花费不少时间。通过本次实验，我熟悉了共射放大电路的设计方法、安装与调试技术，掌握放大器静态工作点的测量与调整方法，了解在不同偏置条件下静态工作点对放大器性能的影响，加深了对共射放大电路放大特性的理解，受益匪浅。并且通过示波器测了不同静态工作点时的输出电压波形，了解了电压波形的截止失真与饱和失真。虽然调波形时遇到了很多困难，但是都慢慢被我克服，在调试的过程中我进一步熟悉了示波器和函数信号发生器的使用。心电放大器设计1设计题目设计一单导联心电放大器，心电信号的幅度范围为5mV，要求放大器与后续计算机系统中的10位A/D转换器相连接，A/D转换器的输入电压范围为05V。主要技术指标1)2)3)4)5)6)7)输入阻抗：5M偏置电流：2nA输入噪声：10uV共模抑制比：100dB耐极化电压：300mV漏电流：10uA频带：250Hz具体要求1)设计放大器电路；2)计算电路中个元器件的参数值；3)对选择的关键元器件说明其选择理由。2引言在当今社会中,心脏病等心血管已经成为了世界范围内常见的疾病,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。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。图1标准的心电图心电图是检查心脏情况的一个重要方法，其应用范围包括以下几个方面：(1)分析与鉴别各种心律失常。(2)查明冠状动脉循环障碍。(3)指示左右房窜肥大的情况，协助判别心瓣膜病、高血压病、肺源性及先天性心脏病的诊断。(4)了解洋地黄中毒、电解质紊乱等情况。(5)心电监护已广泛应用于手术、麻醉、用药观察、航天、体育等的心电监测以及危重病人的抢救。3系统设计设计思路心电信号十分微弱，常见的心电频率一般在0100Hz之间，能量主要集中在17Hz附近，幅度小于5mV，心电电极阻抗较大，一般在几十千欧以上。在检测生物电信号的同时存在强大的干扰，主要有电极极化电压引起基线漂移，电源工频干扰(50Hz)，肌电干扰(几百Hz以上)，临床上还存在高频电刀的干扰。电源工频干扰主要是以共模形式存在，幅值可达几V甚至几十V，所以心电放大器必须具有很高的共模抑制比。电极极化电压引起基线漂移是由于测量电极与生物体之间构成化学半电池而产生的直流电压，最大可达300mV，因此心电放大器的前级增益不能过大，而且要有去极化电压的RC常数电路。由于信号源内阻可达几十K、乃至几百K，所以，心电放大器的输入阻抗必须在几M以上，而且CMRR也要在60dB以上。同时要在无源、有源低通滤波器中有效地滤除与心电信号无关的高频信号，通过系统调试，最后得到放大、无噪声干扰的心电信号。结构框图本电路设计主要是由五部分构成。1、前置放大电路。其中前置放大器是硬件电路的关键所在，设计的好坏直接影响信号的质量，从而影响到仪器的特性；2、共模抑制电路。在设计中使用了右腿驱动电路、屏蔽驱动电路，它们可以消除信号中的共模电压，提高共模抑制比，使信号输出的质量得到提高；3、低通滤波电路及时间常数电路。常见的心电频率一般在之间，能量主要集中在17Hz附近，幅度微小，大概为5mV，临床监护有用频率为30几HZ，因此设计保留40HZ以下的信号。时间常数电路实现一阶无源高通，截止频率为，时间常数为。4、工频50Hz的陷波电路。本设计采用了双T带阻滤波电路，它能够对某一频段的信号进行滤除，用它能有效选择而对电源工频产生的50Hz的噪声进行滤除；5、主放大电路：心电信号需要放大上千倍才能观测到，前置放大增益只有100250左右，在这一级还需要放大410倍左右。总体电路框图如图电路设计前置放大电路由于人体心电信号的特点，加上背景噪声较强，采集信号时电极与皮肤间的阻抗大且变化范围也较大，这就对前级(第一级)放大电路提出了较高的要求，即要求前级放大电路应满足以下要求：高输入阻抗；高共模抑制比；低噪声、低漂移、非线性度小；合适的频带和动态范围。为此，选用Analog公司的仪用放大器AD620作为前级放大(预放)。AD620的核心是三运放电路(相当于集成了三个OP07运放)，其内部结构如图1所示。图1AD620放大器内部结构图该放大器有较高的共模抑制比(CMRR)，温度稳定性好，放大频带宽，噪声系数小且具有调节方便的特点，是生物医学信号放大的理想选择。根据小信号放大器的设计原则，前级的增益不能设置太高，因为前级增益过高将不利于后续电路对噪声的处理。参数选择：由于AD620的增益与之间关系如下：G=1+(R1+R2)/R3，选取R21=R22=27K,R23=,C21=39pF,C22=200pF,C23=39Pf,前置放大倍数：G1=1+(R1+R2)/R3=。右腿驱动电路体表驱动电路是专门为克服50Hz共模干扰，提高CMRR而设计的，原理是采用人体为相加点的共模电压并联反馈，其方法是取出前置放大中的共模电压，经过驱动电路倒相放大后再加回体表上，一般的做法是将此反馈共模信号接到人体的右腿上，所以称为右腿驱动，通常，病人在做正常的心电检测时，空间电场在人体产生的干扰电压以及共模干扰时非常严重。而使用右腿驱动电路就能很好的解决上述问题，下图就是右腿驱动的电路图。其反馈共模电压可以消除人体共模电压产生的干扰，还可以抑制工频干扰。参数选择：如上图上标示，C41=,R41=10K,C42=1M.低通滤波放大电路由RC元件与运算放大器组成的滤波器称为RC有源滤波器，其功能是让一定的频率范围内的信号通过，抑制或急剧衰减此频率范围以外的信号。具有理想幅频特性的滤波器是很难实现的。只能用实际的滤波器的幅频特性去逼近理想的特性。常用的方法是巴特沃斯逼近和切比雪夫逼近，为保证心电信号原形，采用较平坦的巴特沃思有源滤