Широкополосный усилитель биопотенциалов Советский патент 1987 года по МПК A61B5/04 

Изобретение относится к медицинской технике, а именно,к устройствам для усиления сигналов биоэлектрической активности, и предназначено для использования в элёктромиографах, электроэнцефалографах и электрокардиографах в качестве предварительног усиления биопотенциалов. Данное устройство может также найти применение в измерительной технике для широкополосного усиления малых .сигналов от высокоомных датчиков. Цель изобретения - повьшение разрешающей способности биоизмерительной системы путем уменьшения приведенного к входу шума широкополосного усилителя биопотенциалов с параллель ным включением входных каскадов. На чертеже представлена структур ная электрическая схема широкополосного усилителя биопотенциалов. I. Широкополосньш усилитель биопотен циалов содержит две группы 1.и 2 усилительных элементов, выходы которых объединены и подключены к соответствующим входам блоков 3 и 4 суммирования токов, Токоотводящие резисторы 5 и 6, источник 7 опорного напряжения, блок 8 выделения синфазного сигнала, выходом соединенный с первым входом Операционного усилителя 9, выход которого через резисторы 10 и 11 связки подключен к соответствующим входам блоков 12 и 13 нейтрализации емкости кабеля и вторым входам соответствующих групп 1 и 2 усилительных элементов . Выходы блоков 12 и 13 нейтрализации емкости кабеля подключены к соответствующим экранирующим оплеткам 14 и 15 жил кабеля. Блоки 3 и4 суммирования токов выходами соединены с соответствующими входами дифференциального усилителя 16 и блока 8 выделения синфазного сигнала. Масштабный резистор 17 включен между выходом дифференциального усилителя 16 и вторым входом первой группы 1 усилительных элементов, а симметрирующий резистор 18 - между вторым входом второй группы 2 усилительных эле ментов и общей шиной широкополосного усилителя биопотенциалов. Источник 7 опорного напряжения выходами соответственно подключен: первым - к вто рому входу операционного усилителя 9, вторым - через токоотводящие резисто ры 5 и 6 к первым входам блоков 3 и 4 суммирования токов, третьим - к входу установки режима блоков 3 и 4 суммирования токов. Токоотводящие резисторы 5 и 6 служат для уменьшения режимных токов, протекающих через соответствующие блоки 3 и 4 суммирования токов, обеспечивая их работу в режиме малых токов при любом числе параллельно включенных каскадов (п). Операционный усилитель 9 обеспечивает введение глубокой отрицательной обратной связи (ООС) по синфазному сигналу, что позволяет получить высокий коэффициент синфазной режекции без использования генераторов тока в истоковых-цепях, а также установку суммарного режимного тока усилительных элементовП,утем стабилизации напряжения на выходах блоков 3 и 4 суммирования токов. Усилитель работает следующим ббра- Входной сигнал, отводимый электродами накожными или игольчатыми ( на чертеже не показаны), поступает на входы соответствующих групп 1 и 2 усилительных элементов. Каждый из усилительных элементов преобразует сигнал в виде напряжения на его входе в пропорциональный этому напряжению ток с коэффициентом преобразования, равным крутизне характеристики усилительного элемента. Токи усилительных элементов суммируются блоками 3 и 4, на выходах которых сигналы в виде суммы токов преобразуются в соответствующие напряжения, которые суммируются блоком 8 выделения синфазного сигнала. Синфазньй сигнал с выхода блока 8 усиливается операционным усилителем 9 и через резисторы 10 и 11 связки поступает на вторые входы соответствующих групп 1 и 2 усилительньгх элементов, что обеспечивает введение глубокой ООС по синфазному сигналу. Дифференциальньй сигнал с выходов блоков 3 и 4 суммирования токов усиливается дифференциальным усилителем 16 и далее по каналу обратной передачи, образованному резисторами 10 и 11 связки, масштабным и симметрирующим резисторами 17 и 18, поступа-. ет во входную цепь усилителя ( на соответствующие вторые входы групп 1 и 2 усилительных элементов). Источник 7 опорного напряжения выдает три уровня постоянного напряжения с малым уровнем собственного шума в рабо311

чем диапазоне частот, причем напряжение -с первого его выхода обеспечивает установку опорного напряжения на втором входе операционного усилителя 9, с второго - необходимый ток через токоотводящие резисторы 5 и 6, а с третьего - напряжение на выходах групп 1 и 2 усилительных элементов.

721044

Данный широкополосный усилитель биопотенциалов позволяет повысить разрешающую способность биоизмерительной системы, ограниченную внутренними шумами предусипителя, до I- 2 мкВ (междупиковое значение) в полосе рабочих частот 0,5 Гц 20 кГц.

ШИРОКОПОЛОСНЫЙ УСИЛИТЕЛЬ БИОПОТЕНЦИАЛОВ, содержащий две группы усилительных элементов, два блока нейтрализации емкости кабеля, выходы которых подключены к соответствующим экранирующим оплеткам кабеля, и дифференциальный усилитель, о т л и ч ающийся тем, что, с целью повышения разрешающей способности биоизмерительной системы путем умень. шения приведенного к входу шума широкополосного усилителя биопотенциалов с параллельным включением вход- ных каскадов, в него введены два блока суммирования токов, блок выделения синфазного сигнала, операционный усилитель, два резистора связки, два токоотводящих резистора, масштабный и симметрирующий резисторы и источник опорного напряжения, причем выходы усилительных элементов каждой из групп непосредственно подключены к первым входам соответствующих блоков суммирования токов, выходы которых соединены с соответствунмцими входами блока выделения синфазного сигнала и дифференциального усилителя, выход блока синфазного сигнала подключен к первому входу операционного усилителя, второй вход которого соединен с первым выходом источника опорного напряжения, второй выход которого через токоотводящие резисторы подключен к первым входам блоков суммирова(Л ния токов, а третий выход - к входам установки этих блоков, выход операционного усилителя через резисторы i связки подключен к входам соответст- S вующих блоков нейтрализации емкости кабеля и вторым входам соответствующих Vpynn усилительных элементов, подключенных также этими входами соответственно через масштабный резистор - к выходу дифференциального усилителя, а через симметрирзтощий резистор - к общей шине широкополосного усилителя биопотенциалов.

Выго