ГЛАВА I. Медико-технические аспекты применения генераторов гармонических колебаний

Введение

Разрабатываемый в данной курсовой работе прибор предназначен выполнять функцию генерации синусоидальных колебаний. В генераторе обеспечена автоматическая регулировка уровня усиления колебаний. Применение высокоточного (прецизионного) усилителя обеспечивает высокую точность и хорошую стабильность работы схемы генератора. Большое внимание уделено описанию принципа работы схемы генератора синусоидальных колебания с мостом Вина. Разработка подобных генераторов на современной элементной базе является весьма перспективным направлением в электронике.

Эти генераторы отличаются от релаксационных тем, что в их состав входят электрические цепи или компоненты, обладающие резонансными свойствами. Благодаря им условие возникновения автоколебаний (к_у³1, ) выполняется только в узкой полосе частот. Компоненты с резонансными свойствами или соответствующие резонансные цепи могут быть установлены в межкаскадных цепях усилителя или в цепях, создающих положительную или отрицательную обратную связь. Причем параметры выбирают так, чтобы условия возникновения выполнялись только в узкой полосе частот D¦ при всех колебания усилителя и цепи ООС.

В диапазонах низких, звуковых и радиочастот в качестве резонансных цепей и компонентов применяют RC-цепи, LC-контуры, кварцевые резонаторы, электромеханические колебательные системы (например, камертоны и др.)

Избирательные RC-цепи имеют сравнительно пологие фазо- и амплитудно-частотные характеристики петлевого усиления. Поэтому, если коэффициент усиления больше единицы, даже на небольшую величину, условия возникновения автоколебаний выполняются в сравнительно широкой полосе частот D¦. При этом форма выходного сигнала существенно отличается от синусоидальной. Поэтому у автогенераторов с резонансными RC-цепями (RC-генераторов) приходится вводить дополнительные цепи автоматического регулирования коэффициента усиления.

В RC-генераторах выходное напряжение практически повторяет форму тока, создаваемого усилителем.

Для RC-генераторов характерны:

1. 1. Простота реализации.

2. 2. Дешевизна.

3. 3. Низкие массо-габаритные показатели.

4. 4. Диапазон частот автоколебаний от долей герц до нескольких сотен килогерц.

Недостатки:

1. 1. Невысокая стабильность частоты.

2. 2 Существенные искажения формы автоколебаний (К_г>10.5%).

Задание к курсовой работе

Разработать схему генератора гармонических колебаний на базе операционного усилителя с мостом Вина.

1.Изучение материалов научно-методических разработок.

2..Разработка генератора с мостом Вина Прибор предназначен выполнять функцию генерации синусоидальных колебаний. В генераторе обеспечена автоматическая регулировка уровня усиления колебаний. Применение высокоточного усилителя обеспечивает высокую точность и хорошую стабильность работы схемы генератор

3.Электрические параметры прибора

Напряжение смещения –25 мкВ

Разность входных токов –35 нА

Входной ток –+40 нА

Входное сопротивление для диф. сигналов– 6 Мом

Диапазон входных напряжений –+ 110 мкВ

Размах входного напряжения –+10 В

Потребляемая 40 мВ

.

ГЛАВА I. Медико-технические аспекты применения генераторов гармонических колебаний.

В медицине электронные генераторы находят три основных применения:

· В физиотерапетвической электронной аппаратуре

· В электронных стимуляторах

· В отдельных диагностических приборах, например в реографе

Медицинские аппараты – генераторы гармонических и импульсных низкочастотных электромагнитных колебаний объединяют две большие группы устройств, которые очень трудно разграничить- электронные стимуляторы и аппараты физиотерапии. При небольших частотах наиболее существенно специфическое, а не тепловое воздействие тока. Поэтому лечение током имеет эффект стимулирования какого-либо эффекта раздражения током. В настоящее время имеется множество электростимуляторов. Но и сейчас важной медицинской и физиологической проблемой является точное задание выходных параметров электрического сигнала разработчиками электростимуляторов: форма импульса, его длительность, частота импульсного тока, и скважность следования импульсов.

Электростимуляторы могут быть подразделены на стационарные, имплантируемые и носимые. Для полностью имплантируемых стимуляторов, например кардиостимуляторов, проблемой являются источники питания, которые должны длительно и экономно функционировать. Эта проблема является как созданием самих источников, так и разработкой экономичных генераторов. Так, например, желательно иметь генераторы, которые практически не потребляли бы энергию в паузе между импульсами.

В качестве примера стационарного стимулятора широкого назначения можно указать универсальный электроимпульсатор. Он представляет собой генератор импульсного тока прямоугольной и экспоненциальной формы. Параметры импульса и их частота могут регулироваться в широких пределах. Аппарат позволяет измерять длину импульсного тока в цепи пациента. На экране электронно-лучевой трубки можно наблюдать форму импульсов на выходе аппарата.

Примером своеобразного стимулятора являются дефибрилляторы – аппараты, представляющие собой генераторы мощных высоковольтных электрических импульсов, предназначаемые для лечения тяжелых нарушений ритмов сердца. Дефибриллятор включает в себя накопитель энергии, устройство заряда конденсатора и зарядную цепь. Носимым и часто имплантируемым кардиостимулятором является имплантируемый радиочастотных электрокардиостимулятор. Приемник воспринимает радиосигналы от внешнего радиопередатчика. Эти сигналы воспринимаются внутри тела больного имплантируемой частью и виде импульсов и с помощью электродов подаются на сердце.

К особой разновидности электростимуляторов можно отнести такие, которые способны передавать информацию, обычно воспринимаемую органами чувств. Подобным стимулятором является кохлеарный протез, преобразующий звуковую волну в электрический сигнал, то есть по сути заменяющий улитку внутреннего уха. К техническим устройствам электростимуляции относятся также электроды для подведения сигнала к биологической системе.

Большая группа аппаратов – генераторов электромагнитных колебаний и волн работает в диапазоне ультразвуковых (надтональных), высоких, ультравысоких и сверхвысоких частот и называются обобщающим термином – высокочастотная электронная аппаратура. Проблема электродов в данном случае решается по-разному. Для высокочастотных токов используются стеклянные электроды, воздействие переменным магнитным полем оказывается через спирали или плоские свернутые кабели, по которым проходит переменный ток, создавая переменное магнитное поле. При УВЧ терапии прогреваемую часть тела помещают между дискообразными металлическими электродами, покрытыми слоем изолятора. Физиотерапевтические аппараты, являющиеся генераторами электромагнитных колебаний, конструируются так, чтобы не мешать радиоприему и телевидению. Это обеспечивается с одной стороны специальными помехозащитными устройствами, а с другой стороны определенным строгим заданием диапазона рабочих частот.

К высокочастотной электронной аппаратуре относятся также и аппараты электрохирургии. Основой этих устройств является генератор электромагнитных колебаний, гармонических или модулированных. Мощность использованных в электрохирургии электромагнитных колебаний может измеряться от 1 Вт до нескольких сотен ватт. Особенность генераторов в том, что они должны отдавать мощность в нагрузку (биологическая ткань), которая изменяется в значительных пределах. Длительное время генераторы могут работать вообще без нагрузки, поэтому в аппаратах электрохирургии еще и в значительной степени используются вакуумные лампы, которые по сравнению с полупроводниковыми устройствами обладают большей устойчивостью к возможным перегрузкам.