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第一章生物医学电子学概论 1

1-1 引言 1

一、研究范围 1

二、发展简史 1

目 录 1

中的电子学方法 7

1．心电图机 7

二、电流－电压变换器（CVC） 13 7

一、生物医学测量、诊断及监护 7

1-2生物医学中的电子学方法 7

2．脑电图机 10

3．肌电图机 11

4．视网膜电图、眼电图及眼震电图机 13

5．非生物电量的测量 13

6．二维及多维人体信息测量及其在某些疾病诊断中的应用 14

7．监护系统 15

8．遥测与野生动物跟踪 16

9．离体测量与分析 17

二、电子学应用于疾病治疗及人 17

体功能辅助 17

1．刺激器与心脏起搏器 18

2．物理能的应用——理疗法 20

3．电子控制系统与电子生物反馈技术 22

4．人工视觉与人工听觉 24

一、安全性的制约 26

1-3 电子学在医学应用中的制 26

约 26

二、干扰与噪声的制约 27

1-4本课程的目的与任务 34

复习思考题及习题（一） 35

第二章信号处理 38

2-引言 38

2-2生理参数测量放大器 40

一、几个基本要求 40

二、几种典型的生理参数测量放 43

大器 43

1．差动式生物电前置放大器 43

2．反相分压反馈型放大器 46

3．含增益控制的放大器 46

4．频率补偿型放大器 49

5．可消除信号中的直流电位的放大器 50

6．桥路放大器 51

7．光隔离式放大器 54

8．具有共模负反馈的前置放大器 56

9．调制（斩波稳零）型放大器 58

10．微电极放大器 62

2-3信号运算 64

一、微分器与积分器 64

1．微分器 64

2．积分器 66

二、乘法器 68

1．对数－反对数式乘法器 68

3．ADC 0801系列单片集成模／数转换器 1 70

2．变跨导式乘法器 70

3．模拟乘法器实际电路 73

一、混频器 1 74

4．除法器 77

5．平方器与开方器 77

6．特定函数电路 78

三、医学应用 78

2-4滤波 79

一、引言 79

二、有源滤波器的传输特性 82

1．一阶有源滤波器的传输特性 82

2．二阶有源滤波器的传输特性 83

器 84

三、无限增益多反馈环型有源滤波 84

1．二阶低通滤波器 85

2．二阶高通滤波器 86

3．二阶带通滤波器 87

四、压控电压源（VCVS）型滤波器 88

1．二阶低通滤波器 89

2．二阶高通滤波器 90

3．二阶带通滤波器 90

五、有源滤波器的几种常见设计 91

方法 91

1．用公式计算电路参数 92

2．用图表设计 92

六、状态可调节的有源滤波器 101

八、数控滤波器 104

七、压控滤波器 104

九、有源带阻滤波器（有源陷波 105

器） 105

处理中的应用举例 110

十、有源滤波器在生物医学信号 110

2-5非线性处理 113

一、对数放大器 113

二、电压比较器 114

1．单限比较器 115

2．迟滞比较器 117

3．窗口比较器 118

4．斜率比较器 120

三、限幅放大器 120

四、死区电路 122

五、采样－保持（S/H）电路及峰值保持电路 124

1．采样－保持电路 124

2．峰值保持电路 126

复习思考题及习题（二） 127

第三章信号变换 134

3-1 引言 134

3-2 电压－电流变换器（VCC）和电流－电压变换器（CVC） 134

一、电压－电流变换器（VCC） 134

1．负载浮地型电压－电流变换器 135

2．负载按地型电压－电流变换器 136

及集成函数发生器 137

一、三角波－正弦波变换方法 137

3-3波形变换——集成时基电路 137

1．用二极管折线近似电路作三角波－正弦波变换 138

2．用模拟近似计算法作三角波－正弦波变换 139

3．用积分器（低通滤波器）作三角波－正弦波变换 140

4．利用元器件的非线性实现三角波－正弦波变换 140

二、5 G 1555—单片集成定时 141

电路 141

三、5 G 8038——单片精密函数 145

波形发生器 145

3-4 交流－直流（AC-DC）变换与 147

直流－直流（DC-DC）变换 147

一、交流－直流（AC-DC）变换器 147

一、电压－频率变换（VFC） 149

3-5 电压－频率变换（VFC）与频 149

率－电压变换（FVC） 149

二、直流－直流（DC-DC）变换器 149

1．无稳态多谐振荡器式VFC 150

2．恢复型VFC 152

3．反馈式VFC 155

二、频率－电压变换（FVC） 156

3-6 数字量／模拟量转换（DAC） 160

与模拟量／数字量转换 160

（ADC） 160

一、数字／模拟转换器（DAC） 160

二、模拟／数字转换器（ADC） 165

1．逐次逼近比较式ADC 165

2．V-T型双积分式ADC 168

3-7变频、倍频与分频 173

1．晶体管混频器 174

2．乘积型混频器 176

二、倍频器 177

三、分频器 179

3-8正弦载波信号的调制及解调 180

一、引言 180

二、幅度调制及解调 181

1．节约功率——载波抑制 182

2．频带压缩——单边带传输 183

三、频率调制 186

1．直接调频 189

2．间接调频 191

四、鉴频器 194

1．振幅鉴频器 195

2．相位鉴频器 196

3．比例鉴频器 197

4．脉冲平均值鉴频器 199

5．集成模拟乘法器用来鉴相和鉴频 200

6．调频负反馈解调 201

7．锁相鉴频器 202

六、ULN-2204 A——单片调频 203

调幅集成电路 203

3-9脉冲调制及解调 209

一、脉冲振幅调制（PAM） 209

二、脉冲宽度调制（PWM、PDM） 210

三、脉冲位置调制（PPM） 211

四、PAM、PWM（PDM）及PPM 212

的解调 212

3-10脉冲编码调制（PCM） 213

一、量化 213

二、编码 214

三、数字信号的传输 215

1．振幅键控（ASK） 215

2．频率键控（FSK） 215

3．相位键控（PSK） 216

四、增量调制（△M） 217

复习思考题及习题（三） 218

4-1引言 222

第四章信号检测 222

4-2力学量（位移、压力等）的检测 224

一、电阻传感器 225

1．电位器传感器 225

2．电阻应变片 226

3．检测电路 228

4．其他检测方法 232

二、电容传感器 232

1．工作原理 233

2．检测电路 235

三、电感传感器 238

1．单线圈式及双线圈式电感传感器 238

2．差动变压器 240

3．采用电感传感器的检测电路 241

4-3温度检测 244

一、热敏电阻 244

二、PN结测温 246

三、热电偶测温 247

2．中间导体定律 248

3．中间温度定律 248

1．均质导体定律 248

四、辐射测温法 249

五、在体表检测深部体温的方法 250

——热流补偿法 250

一、光电传感器 251

1．光敏电阻 251

4-4光电检测法 251

2．光敏二极管和光敏三极管 252

3．光电池 252

4．光电管和光电倍增管 253

二、光电传感器的测量电路 254

三、光源 254

四、光纤传感器 255

应用举例 256

1．光电容积描记 256

五、光电传感器在生物医学中的 256

2．气体成分分析 257

4-5超声检测法 258

一、超声检测原理 258

二、超声换能器 261

三、生物医学中的超声检测技术 263

1．距离（位置）信息的检测 263

2．体内运动信息的检测 267

3．距离信息与运动信息的同时提取——脉冲超声多普勒法 273

4-6放射量检测 273

4-7生物电检测 277

一、引导电极的种类 277

2．半电池电位 278

1．电极的换能作用 278

3．电极的极化与电极电位 278

二、几个基本概念 278

三、电极的电性能与等效电路 279

四、微电极及其等效电路 281

4-8化学量的检测 283

一、pH值的测定——pH电极 283

三、二氧化碳分压（Pco2）的测定 284

——Pco2电极 284

二、氧分压（Po2）的测定——氧电极 284

4-9人体多维（图象）信息的检测 285

一、电视传感器 285

二、光电导摄象管和微光摄象管 286

三、医学电视系统 288

1．可见光电视系统 288

2．可见光电视系统的医学应用 292

3．非可见光医用电视 295

4．其他成象方式——计算机断层扫描装置 299

复习思考题及习题（四） 300

5-2 阵列式显示及CRT字符显示 303

5-1 引言 303

一、阵列式显示器 303

第五章信号的显示与记录 303

二、CRT字符显示器 306

5-3数字存储示波器 308

一、数据采集部分 308

二、显示部分 309

1．垂直光栅显示方式 309

2．电视扫描显示 312

3．随机偏转显示方式 312

5-4记录仪 313

一、描记式记录 313

1．描笔记录仪 314

2．喷笔式记录仪 317

3．光线示波器 318

4．X-y记录仪 320

二、点阵式记录仪 322

5-5磁带记录仪 325

一、直流偏磁与交流偏磁方式 326

二、信号调制记录方式 328

三、数字式磁带记录仪 329

复习思考题及习题（五） 329

一、重要历史事件 330

6-1 引言 330

二、遥测系统的分类方法 330

第六章生物医学遥测技术 330

三、遥测系统的组成 332

四、遥测在生物医学中的应用 333

五、生物医学遥测系统的技术指 334

标 334

6-2多路复用技术 335

一、频分法多路复用技术 335

二、时分法多路复用技术 337

6-3无线电遥测发射机 341

一、对遥测发射机的主要要求 342

二、高频（谐振）功率放大器 342

6-4无线电遥测接收机 346

一、遥测接收机的主要技术指标 346

二、高频（谐振）电压放大器 348

三、附加电路 352

1．自动增益控制 352

2．自动频率微调 354

3．预加重与去加重网络 355

一、天线类型 356

二、天线的性能指标 356

6-5无线电遥测用天线 356

三、天线结构 358

6-6模拟式遥测系统 359

一、双调频（FM-FM）单路心电 360

遥测系统 360

二、PDM-FM多路生物医学遥 363

测系统 363

6-7数字式遥测系统 365

一、一般方框图 365

二、编码器与译码器 366

三、医学应用实例 369

1．巡迴数字式遥测系统 369

2．多路生理信号传输PCM调制器与 370

解调器 370

6-8传输方式 371

一、无线电遥测 372

二、有线遥测 373

三、超声遥测 374

四、存储遥测 376

6-9植入体内的遥测系统 377

一、引言 377

二、要求 378

三、吞服式无线电遥测胶囊 380

四、固定植入式遥测系统举例 382

1．颅内压遥测 382

2．植入式超声血流遥测装置 383

3．植入式多道生理遥测 384

复习思考题及习题（六） 386

生物医学电子学实验目录 387

参考书及参考文献 388

常用生物医学电子学汉英名词对照 389

五、单片集成锁相环路（PLL）BGJ 565