（ 2016 —2017 学年 第 一 学期 ）
课程名称：生物医学电子学 开课实验室：信自111 实验日期：2016.12.28
年级、专业、班 | 生医141保险杠模具 | 学号 | 201410407112 201410407114 | 姓名 | 刘海星 1-甲基环戊醇赵丽莎 | 成绩 | |
实验项目名称 | 生物电放大器—心电图（ECG）前置放大器 | 指导教师 | |
教师评语 | 教师签名： 年 月 日 |
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一、实验目的
2、掌握元器件参数变化对放大器性能指标的影响；
3、加深对生物电信号和生物电放大器的理解。
二、实验原理
三运算放大器组成差动放大器具有高共模抑制比、高输入阻抗和可变增益等一系列优点，它是目前最典型的生理参数测量用的前置放大器，且已在各类生物医学仪器中获得广泛应用。
图2-1 心电图（ECG）前置放大器原理图
如图2-1所示，是典型的三运算放大器组成的差动放大器，根据A1、A2、A3的理想特性，R5、R6、R7中的电流相等，得到
从而导出（R6=R5）
以上二式相加得螺纹脂
由于
则其差模增益为
只要调节R7，就可改变三运算放大器的增益，而不影响整个电路的对称性。 三、实验内容及步骤
1、用EWB软件按图2-1三电极心电前置放大器电路图接线、设置各元器件参数、创建电路，接入示波器、，并保存电路。
2、激活仿真电路，用示波器、万用表，观察波形、读取实验数据，并记录于表2-1中。
表2-1三电极心电前置放大器实验记录表
模拟输入 | 输出 |
示波器 （波形） | 万 用 表 |
交流档 | 直流档 |
正弦波 | 100μV/50H z | | 2.2954mV | 1.7997mV |
0V | led天花灯说明书 | 0 | 1.7998mV |
矩形波 | 0.1mV/50H/90% | | 0.6985mV | 0.2584mV |
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3、计算放大倍数，并记录于表2-2中。
表2-2
模拟输入 | 输出 | 放大倍数 | 放大倍数 计算值 |
正弦波 | 100μV/50Hz | 塑料袋泳衣 2.2954mV | 22.95 | 23 |
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4、将模拟正弦输入信号调整为零（Vi=0），测量出此时的输出电压（零漂）；改变R11的数值使其零点漂移最小、记录下R11的数值；将三只运算放大器改设为理想运算放大器，记录有关数据、填入表2-3。 表2-3
模拟输入为零 （Vi=0） | 输出(万用表直流档) |
微型核电池R11=10KΩ | R11=10.00827KΩ | 理想运放 |
正弦波 | 0V/50Hz | 1.7997mV | -0.0809uV | 0 |
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四、电路分析、计算
=
五、思考题
1、三运算放大器的组成原理。
集成运算放大器是一个高增益直接耦合放大电路。
图1 运算放大器方框图
输入级要使用高性能的差分放大电路，它必须对共模信号有很强的抑制力，而且常用双端
输入，单端输出的形式；中间放大级要提供高的电压增益，以保证运放的运算精度，中间级的电路形式多为共射或共源接法，并带有源负载的高增益放大器；互补输出级有PNP和NPN两种极性的三极管或复合管组成，以获得正负两个极性的输出电压和电流；偏置电流源可提供稳定的几乎不随温度而变化的偏置电流，以稳定工作点。
集成运算放大器有三个引脚：一个称为同相输入端，即该端输入信号变化的极性与输出端相同，用符号‘+’或‘IN+’表示；另一个为反相输入端，即该端输入信号变化的极性与输出端相反，用符号‘-’或‘IN-’表示。输出端一般画在输入端的另一侧，在符号边框内标有‘+’号。实际的运算放大器通常必须有正负电源端，有的还有补偿端和调零端。
2、如何调节三运算放大器的增益？如电阻R11存在0.1%的误差，对放大器有何影响？
要调节增益的话，调节R7的阻值即可。根据表2-3的实验结果可知，如果R11的阻值改变的话，就会影响放大器的零漂。
3、电路中氖灯的作用是什么？说明稳压二极管D1、D2的作用。
电路中氖灯的作用是保护作用，当两端的电压低于击穿电压时，氖灯的电阻接近于无穷，
它对电路没有负载影响，当两端的电压超过其击穿电压，则氖灯迅速导通，使其两端的电压降低趋于零，从而保护了放大器。D1、D2的作用是限制电压表两端的电压，起到保护电压表的作用。
4、怎样确定稳压二极管的稳压值？
（1） 简易测试法：只需一块万用表即可，方法是：将万用表置于Rx10k挡，并准确调零。红表笔接被测稳压管的正极，黑表笔接被测管的负极，待指针摆到一定位置时，从万用表直流10V电压刻度上读出其稳定数据，然后用下列公式计算稳压值：被测稳压值（V）=（10V-读数值）x1.5。用此法可以测出稳压值为15V以下的稳压管。
（2）外接电源测试法：用一台0V~3V稳压电源与一个1.5KΩ，电阻，按下图连接。
测量时，先将稳压电源的输出电压调在15V，用万用表电压挡直接测量ZD两端电压值，读数即为稳压二极管稳压值。若测得的数值为15V，则可能该二极管并未反向击穿，这时可将稳压电源的输出电压调高到20V或以上，再按上述方法量。
六、心得体会
本次实验的目的是对三运算放大器应用的掌握，该放大器具有输入阻抗大，输出阻抗低等许多优点，而且其放大倍数易于调节，只用调节一个电阻即可。在实验过程中,首先碰到的问题就是电路图的连接和器件的选择、放置，主要是因为ewb软件的应用不熟悉，不过最后还是解决了这个问题，其次碰到的问题就是电路图画好之后，得不到想要的参数和波形，最后在同学和老师的帮助下得到了示波器的波形和万用表测量的参数。最后遇到的问题是通过改变R11的值来改变放大器的零漂问题，需要调试很多次，才能使放大器的零漂达到最小，我通过多次的调节才将零漂调到了实验要求的值，总之，实验过程中要特别的细心和耐心，才能得到预期的实验结果。
最后衷心的感谢我们的指导老师杨老师，在本次设计过程中，他给予了我们耐心、认真的指导、帮助和大力的支持，让我掌握了心电放大电路的原理和如何调节参数以及当电路图
出现故障时的应对方法，让我们顺利的完成了此次试验。
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