26. Усиление электрического сигнала. Усилители. Коэффициент усиления. Амплитудные и частотные искажения, их предупреждения. Классификация усилителей.

Усилитель – электрическое устройство, предназначенное для усиления электрического сигнала без искажения формы сигнала, за счет внешнего источника. Наиболее распространенным принципом усиления сигнала является воздействие входной цепи на электрическое сопротивление выходной цепи. Это воздействие соответствует форме усиливаемого сигнала, и поэтому формам сигнала воспроизводится в выходной цепи. Возможность усилителя увеличить поданный на его вход сигнал количественно оценивается коэффициентом усиления, K = U_вых/U_вх, К= 500 – 1000. Если К имеет значения, недостаточные для получения на выходе сигнала нужного напряжения, соединяют несколько усилителей. Каждый отдельный усилитель при этом называют усилительным каскадом. Общее К равно произведению коэффициентов усиления каждого из каскадов. К_общ =К_1*К_2*К_3 . Чтобы форма сигнала при усилении не изменилась, коэффициент усиления должен быть одинаков для различных напряжений в пределах изменения входного сигнала. Зависимость U_вых =ƒ (U_вх) - амплитудная характеристика усилителя, имеет линейный вид U_вых = k(U_вх). Линейная зависимость выполняется лишь в ограниченной области изменения входного напряжения, при выходе за пределы этой области линейность зависимости нарушается, т.е. выходной сигнал будет уже не гармоническим. Возникнут нелинейные (амплитудные) искажения. Предупреждение амплитудных искажений – усиление регулируется так, чтобы амплитуда регистрирующих колебаний не выходила линейной части амплитудной характеристики. Зависимость коэффициента усиления К от частоты ν усиливаемых колебаний называют частотной характеристикой усилителя. Частотная характеристика должна иметь вид K =const. На практике это не выполняется и приводит к искажениям. Для предупреждения частотных искажений усилитель должен работать в пределах частот, ограничивающих полосой пропускания. Полоса пропускания – интервал частот в пределах от 0,7K_max до K_max , т.к. в этих пределах сигнал практически не искажается.

Классификация усилителей: 1)Усилитель с отрицательной обратной связью. Обратная связь означает воздействие сигнала с его выхода на вход. Если U_обсв совпадает по фазе с U_вх , то связь называется положительной, если между ними имеется сдвиг фазы на 180˚, то связь отрицательна. Обратная связь характеризуется коэффициентом передачи β: β = U_обсв/ U_вых. Коэффициент усиления для усилителя с обратной связью: К_обсв= К/|1- βК| , где K – коэф.усиления без обратной связи. 2)Усилитель постоянного тока – служат для усиления постоянных токов и медленно изменяющихся сигналов (биопотенциалов). В медико-биологической практике УПТ используются для усиления слабых сигналов, имеющих постоянную составляющую. Например, сигналов отразличных датчиков (термо-, механодатчиков). 3)Усилители низких частот – диапазон рабочих частот этих усилителей лежит в пределах звуковых частот (20 Гц – 20 кГц). 4)Широкополосные усилители (видеоусилители) – с верхней частью 100 МГц и более. 5) Резонансные усилители - используются для усиления сигналов в узкой полосе частот.

27. Передача медико-биологической информации на расстояние. Радиотелеметрия. Эндорадиозонд.

Снятый и усиленный электрический сигнал необходимо передать к регистрирующему прибору. Во многих случаях электроды или датчики, усилитель и регистрирующий прибор конструктивно оформлены как одно устройство. Однако измерительная часть может находиться и на расстоянии от биологической системы, такие измерения относят к телеметрии. Связь между устройством съёма и регистрирующим прибором при этом осуществляется либо по проводам, либо по радио. Последний вариант называют радиотелеметрией. Этот вид связи широко используется в космических исследованиях для получения информации о состоянии корабля и его экипажа, в спортивной медицине- -о физиологическом состоянии спортсмена. Радиотелеметрия применяется также для эндорадиозондирования пищеварительного тракта. Эндорадиозонд- миниатюрная капсула с радиопередатчиком, заглатывается больным. По изменению частоты передатчика приемником, расположенным вблизи пациента, можно измерить давление, степень кислотности, температуру и другое. Эндорадиозонд состоит: источник напряжения, размещаемый в съемной насадке; диск, спрессованный из порошка и частиц, растворяющихся ферментом; транзистор. Диск прижимается к катушке индуктивности и образует с ней замкнутый магнитопровод. По мере растворения диска ферментами уменьшается индуктивность цепи и увеличивается частота генератора. Таким образом, можно судить об активности ферментов.