Усилитель биопотенциалов с оптической развязкой Советский патент 1986 года по МПК A61B5/04 

Изобретение относится к мёди) ской технике и может быть использовано в электрокардиографах, электроэнцефалографах и других приборах для регистрации и исследования биопотенциалов.

Цель изобретения - повышение температурной стабильности коэффициента усиления усилителя по напряжению.

На чертежа изображена структурная схема усилителя биопотениэналов с оптической развязкой.

Усилитель биопотенциалов содержит мостовой модулятор 1, генератор 2 опорного напряжения, дифференциальный усилитель 3, транзистор 4, резистор 5 светодиод 6 первого оптрона 7, фотодиод 8 первого оптрона 7, фоторезистор 9 второго оптрона 10, выходной усилитель 11, интегратор 12, светодиод 13 второго оптрона 10, синхронный детектор 14 и источник 15 питания

Устройство работает следующим образом.

Усиливаемый сигнал поступает на входы мостового модулятора 1, который под воздействием напряжения, по- ступакядего с выхода генератора 2 опорного напряжения, попеременно подключает входы устройства к входам дифференциального усилителя 3, на выходе которого образуется модулированный сигнал, не имекмций постоянной составляющей. Для обеспечения необходимой полосы пропускания устройства частота опорного напряжения выбирается в несколько раз большей верхней частоты в спектре входного сигнала. В дифференциальном усилителе 3 осуществляются подавление синфазной помехи и предварительное усиление модулированного полезного сигнала.

Выходное напряжение дифференциального усилителя 3 преобразуется транзистором 4 с включенным .в цепь его эмиттера резистором 5 в ток светодио- да 6, входящего в состав оптрона 7, Излучение светодиода 6 попадает на фотодиод 8 оптрона 7 и изменяет протекающий через него ток. Нагрузкой фотодиода 8 является фоторезистор 9, входящий в состав оптрона 10. На фоторезисторе 9 вьщеляется сигнал, который поступает на входы выходного усилителя 11 и интегратора 12, нагружен

s

0

Г.

0

него на светодиод 13 оптрона 10. Постоянная времени интегратора 12 выбирается намного большей низшей частоты в спектре усиливаемого сигнала. Наличие указанным образом включенных ин- тегратора 12, фоторезистора 9 и светодиода 13 приводит к появлению отрицательной обратной связи по постоян- HONfy току, в результате действия которой постоянная составляющая напряжения на входах интегратора 12 и выходного усилителя 11 автоматически устанавливается равной нулю, при этом переменная составляющая напряжения на этик входах, пропорциональная модулированному полезному сигналу, усиливается выходным усилителем 11 и детектируется синхронным детектором 14, на который поступает опорное напряжение с генератора 2 опорного напряжения. Выходное напряжение синхронного детектора 14, пропорциональное входному сигналу, является выходным напряжением усилителя биопотенциалов.

Коэффициент передачи по напряжению предлагаемого усилителя биопотенциалов с оптической развязкой определяется выражением:

,

Cjj - лс

где Е, и Е эе напряжения источника 15

питания;

и

Э6

напряжение между эмиттером и базой транзистора 4;

К - произведение коэффициентов передачи дифференциального усилителя 3 , выходного усилителя 11 и синхронного детектора 14.

Из приведенного соотношения следует, что коэффициент передачи по напряжению устройства не зависит от параметров оптронов 7 и 10, что и определяет его высокую температурную стабильность, так как параметры остальных узлов в незначительной степени зависят от температуры.

Экспериментальные исследования зависимости коэффициента передачи предлагаемого усилителя от температуры при использовании оптрона АОД-130 показали, что нестабильность коэффициента передачи в диапазоне температур 10-40 С не превышает 0,5%.