PL102205B1 - A biological intensifier - Google Patents

Description

Przedmiotem wynalazku jest wzmacniacz biolo¬ giczny sluzacy do wzmacniania i pomiaru ma¬ lych sygnalów przy jednoczesnym tlumieniu to¬ warzyszacych im wielokrotnie wiekszych sygnalów zaklócajacych.

Dotychczas znanych jest wiele wzmacniaczy bio¬ logicznych rózniacych sie rozwiazaniem konstruk¬ cyjnym. iWzmacniacz biologiczny firmy „Hewlett- -Pacfcard" typ 88111A ma stopien wejsciowy zbu¬ dowany z czterech tranzystorów bipolarnych, pracujacych w klasycznym ukladzie symetrycz¬ nym zasilanych zródlem pradowym. Tak zbudo¬ wany stopien wejsciowy oprócz wzmacniania sy¬ gnalu uzytecznego silnie tluimd sygnaly zaklócaja¬ ce, co jest jego zaleta, natomiast niedogodnoscia ^est to, ze sygnal uzyteczny na wyjsciu tego stop¬ nia nie jest na poziomie zero-woiltowyim, co wy¬ maga zastosowania dodatkowego ukladu w dalszej 7 czesci toru wzmocnienia.

Wzmacniacz firmy „Elema-Siemens" typ EMT14B posiada tor wzmocnienia o stopniu wej¬ sciowym zbudowanym na parze tranzystorów typu FET zasilanych dwoma zródlami pradowymi. Taka budowa -stopnia wejsciowego pozwala .uniknac nie¬ dogodnosci wystepujacych w stopniu wejsciowym wzmacniacza firmy „Hewlett-Packard". Wada wzmacniacza omawianej firmy jest jego niewielka dyskryminacja wynikla z faktu, ze dostajace sie na jego wejscia, (bedace wejsciami stopnia wejscio- ^wego., sygnaly uzyteczno-antyfazowe sa wzmac- « 2 niane, zas sygnaly zaklócajace-synfazowe nie sa dyskryminowane, lecz tylko powtarzane. Tak wiec ctoc stosunek sygnal — zaklócenia ulega popra¬ wie, to jednak sygnaly zaklócajace przenoszone sa na wyjscie stopnia wejsciowego i podawane na dalsze stopnie toru wzmocnienia. Sygnaly zaklóca¬ jace eliminowane sa przez wzmacniacz mocy, be¬ dacy ostatnim czlonem toru wzmocnienia.

Wzmacniacz biologiczny wedlug wynalazku po¬ siada tor wzmocnienia skladajacy sie ze stopnia wejsciowego zbudowanego na tranzystorach po¬ lowych typu FET, w którym sygnal uzyteczny jest wzmacniany a sygnal zaklócajacy powtarzany.

Sygnal ze stopnia wejsciowego przekazywany jest do symetrycznego wzmacniacza operacyjnego, w którym sygnal uzyteczny ulega dalszemu wzmac¬ nianiu, a sygnal zaklócajacy jest silnie tlumiony.

W wyniku sprzezenia stopnia wejsciowego z sy¬ metrycznym wzmacniaczem operacyjnym poziom sygnalów wyjsciowych ze stopnia wejsciowego jest bliski "potencjalowi masy. Symetryczny wzmac¬ niacz qperacyjny polaczony jest z ukladem kali¬ bracji opartym na zródle Ipradowym polaczonym poprzez przelacznik z dzielnikiem oporowym w ukladzie zapewniajacym pojawienie sie odpowied¬ nio wiekszej amplitudy napiecia kalibracji przy wlaczeniu przelacznikiem odpowiednio mniejszego zakresu czulosci. riZastasowanie ukladu dzielnika oporowego po¬ laczonego poprzez przelacznik ze zródlem prado- 102 205102 205 3 wyim pozwala uzyskac na wyjsciu wzmacniacza biologicznego odpowiedni sygnal kalibracji nieza- . - leznie od pozycji przelacznika ustalajacego zakres czulosci wzmacniacza. Zatem kalibracje mozna do¬ konac wykonujac; tylko jedna czynnosc, a miano¬ wicie zamykajac przyciskiem obwód zródla prado¬ wego, zamiast dwóch czynnosci, jak ma to miej¬ sce w innych znanych rozwiazaniach tego typu wzmacniaczy.

Zaleta wzmacniacza (biologicznego wedlug wy¬ nalazku jest latwosc symetryzacji i regulacji oraz maly poziom szumów i maly dryf temperatury, a .poza tym ma duza opornosc wejsciowa i duzy wspólczynnik tlumienia napiecia synfazowego.

Wynalazek zostanie blizej objasniony na przy¬ kladzie wykonania przedstawionym na rysunku, który jest schematem ideowo-lblokowym wzmac¬ niacza biologicznego.

Tor wzmocnienia sklada sie ze stopnia wejscio¬ wego 1 sprzezonego ze wzmacniaczem operacyj¬ nym 2, z którego sygnaly przesylane sa na dziel¬ nik oporowy 3 polaczony poprzez przelacznik PI i iprzycisk P2 ze zródlem pradowym 5. Za dzielni¬ kiem oporowym 3 znajduje sie, fiiiltr górnoprzepu- stowy 4 polaczony ze wzmacniaczem koncowym 6 i filtrem dolnoprzepustowym 7. Do stopnia wej¬ sciowego 1 dolaczone sa wzmacniacze 8 i 9.

Sygnal badany, bedacy napieciem z odprowa¬ dzen pacjenta, podawany jest na wejscia stopnia wejsciowego 1, przy czym na wejscia te dostaja sie równiez sygnaly zaklócajace. Stopien wejscio¬ wy 1 zbudowany jest z ukladu symetrycznego o- partego «na tranzystorach (polowych Tl i T2, na bramki których podawany jest sygnal badany, przy czym uklad ten zasilany jest przez zródla pradowe oparte na tranzystorach T3 i T4. Do kompensacji napiecia niezrównowazenia tranzysto¬ rów polowych Tl i T2 sluzy potencjometr R8 wto¬ czony miedzy zródlo jednego z tranzystorów polo¬ wych Tl a kolektor tranzystora T3, spelniajacego funkcje zródla pradowego i zasilajacego ten tran¬ zystor polowy.

Zródlo drugiego tranzystora polowego T2 pola¬ czone jest przez opornosc z kolektorem tranzys¬ tora T4, zasilajacego ten tranzystor polowy. Sy- metryzacje wzmocnienia stopnia wejsciowego 1 przeprowadza sie potenojometreim R6 wlaczonym miedzy zródla tranzystorów polowych Tl i T2.

Zadaniem stopnia wejsciowego 1 jest wzmocnie¬ nie sygnalu uzytecznego. Sygnaly zaklócajace sa natomiast przesylane bez zadnych zmian.

Sygnaly ze stopnia wejsciowego 1 pobierane z kolektorów zródel pradowych tranzystorów T3 i T4 podawane sa na symetryczny wzmacniacz o- peracyjny 2, którego sygnal niezrównowazenia kompensowany jest potencjometrem R20 polaczo¬ nym przez opornosc z wejsciem tego wzmacnia¬ cza. Zadaniem symetrycznego wzmacniacza opera¬ cyjnego 2 jest dalsze wzmocnienie sygnalu uzy¬ tecznego oraz silne stlumienie sygnalu zaklócaja¬ cego, jak tez przejscie na asymetryczny tor wzmoc¬ nienia, korzystniejszy od toru symetrycznego ze wzgledów technologicznych.

Sygnal z symetrycznego wzmacniacza operacyj¬ nego 2 podawany jest na dzielnik oporowy 3, któ¬ rego opornosc widoczna z punktu A na wyjsciu tego dzielnika jest jednakowa i niezalezna od po¬ lozenia przelacznika PI dolaczonego drugostronnie do punktu A. Dzielnik ten sluzy do regulacji czu¬ losci wzmacniacza biologicznego i polaczony jest poprzez przelacznik PI ze zródlem pradowym 5, które przy wlaczeniu przyciskiem P2 powoduje po¬ jawienie sie zawsze jednakowego skoku napiecia w punkcie A, dzieki wartosci uzytych opornosci w tym dzielniku.

Zródlo pradowe 5 generuje wiec napieciowy syg¬ nal kalibrujacy o wartosci nominalnej, bez wzgle¬ du na pozycje przelacznika PI ustalajacego zakres czulosci wzmacniacza biologicznego. Do kalibracji wzmacniacza biologicznego sluzy przycisk P2.

Sygnal z dzielnika oporowego 3 podawany jest na filtr górnoprzepustowy 4 o regulowanej stalej czasowej RC i zmiennej pojemnosci, a nastepnie podawany jest na wzmacniacz koncowy 6 i filtr dolnoprzepustówy 7, który sluzy do realizacji ob¬ wodu typu „bootstrap", przez co uzyskuje sie zmniejszenie pojemnosciowego odzialywania ekra¬ nu kabla wejsciowego. Wzmacniacz koncowy 6 sluzy do ostatecznego wzmocnienia sygnalu uzy¬ tecznego oraz uzyskania niskiej opornosci wyj¬ sciowej wzmacniacza biologicznego i do ograni¬ czenia pasma przenoszenia od góry.

Wzmacniacz 8 sterowany sygnalem z dzielnika oporowego R3 i R4 wlaczonego miedzy zródla tranzystorów polowych Tl i T2, polaczony jest z wejsciami stopnia wejsciowego 1. Wzmacniacz ten ma wzmocnienie mniejsze od jednosci i sluzy do kompensacji oddzialywania wejsciowej pojem¬ nosci jaka wprowadza -glównie kabel pacjenta.

Tym samym wzmacniacz ten polepsza symetrie wejsciowa wzmacniacza biologicznego, a takze po¬ lepsza zdolnosc tlumienia zaklócen.

Wzmacniacz 9 polaczony ze wzmacniaczem 8 i dolaczony do prawej nogi pacjenta sluzy do re¬ dukcji zaklócen generowanych w ciele pacjenta.

Jego dzialanie polega na wprowadzeniu na prawa noge pacjenta wzmocnionego i z odwócona faza napiecia zaklócen.

Wzmacniacz biologiczny wedlug wynalazku ma 45 zastosowanie w polifizjografie jako wzmacniacz uniwersalny sluzacy do pomiaru róznego rodzaju sygnalów biologicznych, jak: EKG, EEG, ENG, ^~ EMG. Stosowany moze Ibyc w innych urzadzeniach medycznych, jak: elektroencefalograf, elektrony- stamograf, defibrylator przenosny. 40 50 55 60 65 .

Claims (1)

1. Zastrzezenie patentowe Wzmacniacz biologiczny o torze wzmocnienia skladajacym sie ze stopnia wejsciowego zbudowa¬ nego na tranzystorach polowych typu FET zasila¬ nego zródlami pradowymi oraz ze wzmacniacza operacyjnego^ dzielnika oporowego, filtrów górno- i dolnoprzepustowych oraz wzmacniacza koncowe¬ go, znamienny tym, ze wyjscia stopnia wejsciowe¬ go <1) sprzezone sa poprzez rezystancje % wejscia¬ mi symetrycznego wzmacniacza operacyjnego (2) a zródlo pradowe (5) wlaczane przyciskiem (P2) polaczone jest" z ukladem dzielnika oporowego (3), poprzez przelacznik (PI).102 205 I zabezpieczenie I wejscia do pranej nogi \pocjenfa