Усилитель биопотенциалов с оптической развязкой

 

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ, РЕаЪБЛИН

„„SU„, 1237167

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Ъ

\Ф (Я

CrO

Cb

®с,) ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИЙ

Н А ВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 3832112/28-14 (22) 30. 12. 84 (46) 15.06.86. Бюл. Ф 22 (71) Ленинградский ордена Ленина электротехнический институт им. В.И,Ульянова (Ленина) (72) В.В.Илларионов, А.А.Демидов, Ю.В.Кочура, В.Н.Малафеев и В.И.Тимофеев (53) 615.47(088.8) (56) Заявка Великобритании

Р 1363196, кл, А 61 В 5/04, 1972. (54) (57) УСИЛИТЕЛЬ БИОПОТЕНЦИАЛОВ

С ОПТИЧЕСКОЙ РАЗВЯЗКОЙ, содержащий дифференциальный усилитель, транзистор с резистором в. цепи эмиттера, база которого соединена с выходом дифференциального усилителя, выходной усилитель, первый оптрон, светодиод которого последовательно включен в цепь коллектора транзистора, и источник питания, о т л и ч а юшийся тем, что, с целью повышения температурной стабильности коэффициента усиления усилителя по напряжению, в него дополнительно введены мостовой модулятор, входы которого являются входом усилителя биопотенциалов, а выходы соединены с входами дифференциального усилителя, второй оптрон, интегратор, синхронный детектор и генератор опорного напряжения, нри этом вход инте— гратора, фоторезистор второго оптрона и фотодиод первого оптрона соединены с входом выходного усилителя, выход интегратора подключен к светодиоду второго оптрона, выход выходного усилителя соединен с входом синхронного детектора, выход которого является выходом усилителя биопотенциалов, выход генератора опорного напряжения соединен с входами управления мостового модулятора и синхронного детектора, вторые выводы светодиода и фотодиода первого оптрона, фоторезистора второго оптрона и резистора подключены к соответствующим выводам источника питания, а второй вывод светодиода второго оптрона соединен с общей шиной.

1237167

Изобретение относится к медицинской технике и может быть использовано в электрокардиографах, электроэнцефалографах и других приборах для регистрации и исследования биопотен- 5 циалов.

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

На чертеже изображена структурная 10 схема усилителя биопотенциалов с оптической развязкой.

Усилитель биопотенциалов содержит мостовой модулятор 1, генератор 2 15 опорного напряжения, дифференциальный усилитель 3, транзистор 4, резистор 5, светодиод б 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.

2!1

Усиливаемый сигнал поступает на входы мостового модулятора 1, который под воздействием напряжения, поступающего с выхода генератора 2 опорного напряжения, попеременно подклю- ЗО чает входы устройства к входам дифференциального усилителя 3, на вьгходе которого образуется модулированный сигнал, не имеющий постоянной составляющей. Для обеспечения необходимой полосы процускания устройства частота опорного напряжения выбирается в несколько раз большей верхней частоты в спектре входного сигнала. В дифференциальном усилителе 3 осуществля- 1О ются 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 светодиода 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 выделяется сигнал, который поступает на входы выходного усилителя 11 и интегратора 12, нагруженного 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 постоянному 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 этих входам, 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:

Е

K„= — -a — - К, 1 ЭБ где Е„и Š— напряжения источника 15 питания;

U, — напряжение между эмиттером и базой транзистора 4;

К вЂ” 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 0,5Х.

1237167

Составитель. А.Фальцман

Редактор А,Огар Техред И.Верес Корректор М.Максимишинец

Эаказ 3216/4 . Тирах 660 Подпис ное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений к открытий

1 13035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Производственно-полиграфическое предприятие, г.ухгород, ул.Проектная, 4