Strumentazione biomedica
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- Patrizia Romeo
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1 Strmentazne bmea Prgett e mpeg e sstem msra Captl 5 G vanzln DEIS Unverstà Blgna 05/11/2014
2 La Manplazne el Segnale Fnzne e strttra Qest element è neessar per amplfare l pl segnale n sta al sensre. Inle segent sttsstem: Preamplfatre; Fltr; mplfatre prnpale. Manplazne el segnale y Sensre Pre mplfatre Fltr mplfatre Prnpale 1 salzzazne z
3 L mplfatre Operaznale eale Smbl rtale. I p I n OP I Crt eqvalente lneare. I p I I n 2
4 L mplfatre Operaznale eale Le prpretà 1. mplfatre tensne perfettamente fferenzale. 2. Gaagn fferenzale reale e nfnt. 3. Impeenze ngress nfnte e sta nlla. 4. ssenza rmre generat nternamente. 1. ( ) 2. ee j0, 3. j0; j0; 0 j0,
5 Le e regle per l anals e rt egla 1. Nel fnznament lneare, e ngress sn eqptenzal. egla 2. Le rrent ngress sn entrambe nlle. Nta: Il fnznament lneare rhee: a) Una retrazne stable; b) Pl segnal n ngress. 3
6 Esemp nfgrazn n mpl. Op. 1. mplfatre Invertente a) I r OP I r r r/ = G I Nte: a) Il gaagn pene sl a mpnent passv; b) l sta è ppsta all ngress; ) L mpeenza ngress vale, qella sta è nlla.
7 Esemp nfgrazn n mpl. Op. 2. mplfatre NnInvertente b) r OP r G N = 1 r / Il bffer! Nte: a) l sta ha l segn ell ngress; b) L mpeenza ngress è nfnta, qella sta è nlla.
8 Esemp nfgrazn n mpl. Op. 3. mplfatre Dfferenzale n p s p r OP Il gaagn G N è sempre maggre G I ; è neessar n parttre all ngress pstv. Se p s r ( ). n è, l sta è prprznale alla fferenza tra e ngress. r p
9 Gl mplfatr Operaznal eal Il apprt reezne n m mne (CM) Nella prata rslta : m è ett gaagn m mne. S efnse : m m CM 20lg 10 20lg 10 m Nte: CM= 1) m, e qn l CM penn alla freqenza. 2) Un Opmp eale ha m = 0 e, qn, 3) Tpamente, CM = 120 B.
10 Gl mplfatr Operaznal eal Il Gaagn fferenzale ha valre fnt e pene alla freqenza Un Opmp è mpst a vers sta amplfazne. C sn, qn, effett apatv. Ess lmtan la rspsta n freqenza n maltà sml a n fltr passa bass tp C: ( s) ( s) 1 s alr tp: 10 6 (120B) 1 ft ( 3B) 1Hz 1MHz 2 2 In atena aperta, la rspsta n freqenza è assa lmtata.
11 Gl mplfatr Operaznal eal Un esemp: ha valre fnt. S rava: ve: G N (1 1 ) G ; N p G I G I 1 n, n p Se >> (1 ): (1 ) S rtrvan le relazn vste per l Opmp eale: 1) mpl. nvertente (p = 0) = n 2) mpl. nn nvertente (n = 0) = (1 n p n
12 Gl mplfatr Operaznal eal Un esemp (E5.1): pene alla freqenza. Call la rspsta armna n mpl. nn nvertente e la relazne tra bana passante e gaagn stat. 1j 1 GN G( s) : ( s) (1 ) G n N 1. N 1 s 1 G BW = /(G N )
13 Gl mplfatr Operaznal eal Impeenza ngress e sta. Impeenza ngress fferenzale: I 0 Impeenza ngress m mne: Impeenza sta: I 0 I p /2 /2 I n I p 2 2 I n 0 I
14 altam la resstenza ngress: Gl mplfatr Operaznal eal Un esemp: l mpl. nn nvertente 2 I I 2 N G I 2 1 1/ Phé: S rava: N G / /
15 I preamplfatr per segnal bme Spefhe general lt rapprt reezne (per rrre strb rete); lta mpeenza ngress (per lmtare l errre nternnessne); Gaagn varable (per faltare la albrazne); egata rspsta n freqenza (per fltrare strb); lt slament elettr (per mglrare la srezza).
16 I preamplfatr per segnal bme Dmensnament el CM 1. Orgne el strb CM; 2.altazne el SN (Dat el prblema) 3. Spefa sl SN ; Spefa sl CM; 4. Selta ella nfgrazne apprprata; 5. Element he nznan l CM lmentazne rete a) Parttre apatv vver b) Crrente spersne. a) C 2 C 1 Srgente Sensre Preamp
17 I preamplfatr per segnal bme Orgne el strb CM, valtazne SN 1. lmentazne rete Parttre apatv: = 220/(1C 2 /C 1 ) 220 C 1 Crrente spersne: = ST 2. SN = segnale / Esemp ell ECG b) C 2 Srgente Sensre Preamp ST
18 I preamplfatr per segnal bme Spefa sl CM Dat spefa: [S/D],mn CM mn = 20 lg 10 [S/D],mn /[S/D] Esemp: ECG S D S D = S D Preamp. S = G S D = G m D G G m S D
19 I preamplfatr per segnal bme Selta ella nfgrazne Cnseram pl sstament elle resstenze a lr valr nmnal: = N ; = N n p s p r S rava: CM CM 20lg 10 Cn 4 resstenze a gal tlleranza, /, s ha: G (1 1 m 20lg 10 20lg 10 G N ) ( N m 4 N 1 ) / N = r / = p /s
20 I preamplfatr per segnal bme Selta ella nfgrazne Per mglrare l CM, s pò: ) mentare l gaagn fferenzale, N; B) Usare resstenze presne; C) Usare n Opmpl a alt CM; D) Prre n ptenzmetr n sere a p. n p s p r OP
21 I preamplfatr per segnal bme Dmensnament ell Impeenza Ingress (Dfferenzale,, e m mne, ) Dat el prblema: ella srgente. Spefa: y/y < > / elazne: y/y = / Dat el prblema: esstenza sblanament,. Spefa: <,max elazne: = /(2 ) > /(2,max ) 2 2
22 I preamplfatr per segnal bme Impeenza Ingress Selta ella nfgrazne L sta fferenzale ha bassa mpeenza ngress: va preet a n sta separazne. E ffle far varare l gaagn. : n, m n, : 4 I I _ 2 _ 2
23 I preamplfatr per segnal bme Gaagn n tensne varable La preeente nfgrazne pò essere mfata per realzzare l elebre mplfatre per strmentazne. G = (12 ) n, ; n, CM 20lg _ _ 2 2 (1 4 _ / )(1 2 ) 1 _ 2 = _
24 I preamplfatr per segnal bme spsta n freqenza La spefa è spess realzzata al fltr a valle el preamplfatre. Esemp ell ECG: fltr passabana. Fnzne Trasferment: Plsazne n entr bana: G( j ) 1 ( 1 j )( 1 j ) =1/( 1 2 )1/2 j 1 2 Gaagn n entr bana: G(j ) = 1 /( 1 2 )
25 I preamplfatr per segnal bme L amplfatre Islament Mtvazn per l s (Srezza elettra). Smbl rtale. Tenhe slament: a) a trasfrmatre; b) tt.
26 I preamplfatr per segnal bme L amplfatre Islament Mtvazn per l s (Srezza elettra). Smbl rtale. Tenhe slament: a) a trasfrmatre; b) tt. X = 1M PE = 1 C nf nf = 300k = PE M
27 I preamplfatr per segnal bme L amplfatre Islament Mtvazn per l s. Smbl rtale. Tenhe slament: a) a trasfrmatre; b) tt. Massa Flttante Massa el Tela
28 I preamplfatr per segnal bme L amplfatre Islament Mtvazn per l s Smbl rtale. Tenhe slament: a) a trasfrmatre; b) tt.
29 I preamplfatr per segnal bme L amplfatre Islament Mtvazn per l s Smbl rtale. Tenhe slament: a) a trasfrmatre; b) tt.
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