Усилитель биопотенциалов

 

Изобретение позволяет уменьшить время переходного процесса в усилителе путем компенсации помехи на входе. Смесь полезного сигнала и медленно изменяющейся помехи поступает на вход усилителя 1 постоянного тока через блок 5 вычитания, в котором из входного сигнала вычитается напряжение, пропорциональное выходному напряжению цифрового генератора 8 ступенчатого напряжения. Если уровень выходного сигнала усилителя 1 находится в заданных порогами срабатывания двухуровневого компаратора 6, то в разделительной RC-цепи 3 медленно изменяющаяся помеха подавляется, и полезный биосигнал через усилитель 2 постоянного тока проходит на выход устройства. Если уровень выходного сигнала усилителя 1 выходит за заданные пределы, срабатывает компаратор 6 и включает генератор 8 ступенчатого напряжения, напряжение на выходе которого начинает изменяться и изменяется до тех пор, пока напряжение на выходе усилителя 1 не войдет в заданные границы, после чего компаратор 6 вернется в исходное состояние, выключится генератор 8 и запустится одновибратор 7, замыкающий ключ 4 на некоторое время, в течение которого происходит разряд конденсатора в RC-цепи 3 для успокоения усилителя биопотенциалов. Блок 5 вычитания содержит операционный усилитель 9, резисторы 10 и 11 и диодные оптроны 12 и 13, а генератор 8- генератор 18 импульсов, элемент 19 И, счетчик 20 импульсов и двуполярный ЦАП 21. 2 з.п.ф-лы, 1 ил.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИК

„,SU„„> 581276 А 1 щ)g А 61 В 5/04

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Н АBTOPGHOMY СВИДЕТЕЛЬСТВУ

RC-цепи 3 медленно изменяющаяся . помеха подавляется и полезный биосигнал через усилитель 2 постоянного тока проходит на выход устройства.

Если уровень выходного сигнала усилителя 1 выходит за заданные пределы, срабатывает компаратор 6 и включает генератор 8 ступенчатого напряжения, напряжение на выходе которого начинает изменяться и изменяется до тех пор, пока напряжение на выходе усилителя 1 не войдет в заданные границы, после че1о компа,. ратор 6 вернется в исходное состояние, выключится генератор 8 и запустится одновибратор 7, замыкающий ключ на некоторое время, в течение которого происходит разряд конденсатора в

КС-цепи 3 для успокоения усилителя биопотенциалов. Блок 5 вычитания содержит операционный усилитель 9, резисторы 10 и 11 и диодные оптроны

12 и 13, а генератор 8 — генератор

18 импульсов, элемент И 19, счетчик

20 импульсов и двуполярный ЦАП 21 °

2 з;п.ф-лы. 1 ил.. ных.

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ ССОР.

1 (21) 4413803/28-14 (22) 20.04.88 (46) 30.07.90, Бюл. Р 28 (71) Грузинский политехнический институт им. В.И.Ленина (72) К.Д.Латария, Б.Б.Какабадзе, А.А.Опалев и А.P.Êóïðàâà (53) 617.47(088.8) (56) Патент США - 3656065, кл. 330-10, 1972. (54) УСИЛИТЕЛЬ БИОПОТЕНЦИАЛОВ. (57) Изобретение позволяет уменьшить, время переходного процесса в усилителе путем компенсации помехи на входе ° Смесь полезного сигнала и .медленно изменяющейся помехи поступает на вход усилителя 1 постоянного тока через блок 5 вычитания, в котором из входного сигнала вычитается напряжение, пропорциональное выходному напряжению цифрового генератора 8 ступенчатого напряжения. Если уровень выходного сигнала усилителя

1 находится в пределах заданных программ срабатывания двухуровневого . компаратора 6, то в разделительной

Изобретение относится к медицине . и медицинской технике и может быть использовано в каналах усиления устройства для исследования биоэлектрической активности человека и животЦелью изобретения является уменьшение времени переходного процесса в усилителе путем компенсации помехи йа входе..

На чертеже приведена структурная схема усилителя биопотенциалов.

Устройство содержит усилители 1 и 2 постоянного тока, разделительную

RC-цепь 3, кпюч 4, блок 5 вычитания, двухпороговый компаратор 6, одновибратор 7 и цифровой генератор 8 спупенчатого напряжения. В свою очередь, блок 5 вычитания содержит операцион-. ный усилитель 9, резисторы 10 и 11, диодные оптроны 12 и 13, включающие теля 9 и работает следующим образом.

Сигнал с выхода генератора 8 ступенчатого напряжения через резистор

10 поступает на инвертирующий вход операционного усилителя 9, в цепь обратной связи которого включены соехарактеристик светодиодов, и их ток оказывается пропорциональным выходному напряжению генератора 8, при положительной полярности которого работает светодиод 15, а при отрицательной — светодиод 14. В результате на резисторе 11, который включен параллельно фотодиодам 16 и 17, выделяется напряжение, прямо пропорциональное выходному напряжению генератора 8 ступенчатого напряжения, которое вычитается из напряжения входного сигнала устройства, поддерживая напряжение на входе и выходе усилителя 1 постоянного тока в заданных пределах.

Цифровой генератор 8 ступенчатого напряжения работает следующим образом, При поступлении на его вход уровня "1" с выхода компаратора 6 элемент

И 19 начинает пропускать импульсы с выхода генератора. 18 на вход счетчика 20 импульсов, выходной сигнал (код) которого поступает на вход

1 двуполярного ЦАП 21. Выходное напряжение ЦАП отрегурировано таким образом, что нулевой уровень соответствует среднему значению кода с выхода счетчика 20 импульсов, в результате чего на выходе ЦАП 21 формируется двуполярное ступенчатое напряжение, что позволяет компенсировать входную помеху любой полярности.

Уменьшение напряжения на конденсаторе RC-цепи перед его разрядом ля за счет ослабления влияния процессов адсорбции в конденсаторе.

Формула изобретения

Усилитель биопотенциалов, содержащий последовательно соединенные первый усилитель постоянного тока, разделительную RC-цепь и второй усилитель постоянного тока, выход

Блок 5 вычитания выполнен на диодных оптронах 12 и 13, включенных в цепь

1581276 в себя светодиоды 14 и 15 и фотодиоды . обратной связи операционного усили16 и 17, а цифровой генератор 8 ступенчатого напряжения содержит генератор 18 импульсов, элемент И 19, счетчик 20 импульсов и двуполярный цифроаналоговый преобразователь ЦАП 21.

Усилитель биопотенциалов работает следуйцнм образом. диненные встречно-параллельно свеНа вход усилителя поступают иссле- 10 тодиоды 14 и 15 диодных оптронов 12 дуемые биопотенциалы в совокупности н 13. При таком включении компенсис медленно изменяющейся помехой. руется нелинейность вольт-амперных

Если амплитуда суммарного входного сигнала такова, что после его. усиления усилителем 1 компаратор 6 не " срабатывает, то в разделительной

RC-цепи 3, которая выполняет функции фильтра верхних частот, происходит подавление помехи, а исследуемые биопотенциалы усиливаются усилителем

2 и поступают на выход устройства.

При увеличении уровня сигнала на выходе усилителя 1, например, до положительного уровня срабатывания двухпорогового компаратора 6 на его 25 выходе устанавлйвается уровень "1" включающий цифровой генератор 8 ступенчатого напряжения, напряжение на выходе которого начинает возрастать и, поступая на вход блока 5

ЗО вычитания осуществляет постепенную

KoMIIBHcBIIHIo входного сигнала до тех пор, пока компаратор 6 не вернется в исходное состояние. При этом генератор 8 отключается и запускается одновибратор 7, замыкающий ключ 4, 35 который осуществляет разряд конденсатора, входящий в состав разделительной RC-цепи 3, за счет чего осуществляется успокоение усилителя.

То же самое происходит, если входное суммарное напряжение усилителя 1 имеет отрицательную полярность и превышает уровень отрицательного порога срабатывания двухпорогового компаратора 6. Таким образом, сначала на входе усилителя 1 за счет вычитания из входного сигнала в блоке 5 напряжения с выхода генератора 8, компен- уменьшает время успокоения усилитесирующего действие медленно изменяющейся помехи, происходит уменьшение величины выходного сигнала усилителя

1 до уровня, исключающего его ограничение, а затем осуществляется разряд конденсатора в разделительной

RC-цепи 3 для успокоения усилителя.

Составитель А.Фальцман

Техред И,Ходанич Корректор Т.Палий

Редактор M. Циткина

Заказ 2044 Тираж 555 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., p,. 4/5

Производственно-издательский комбинат "Патент", r, Ужгород, ул. Гагарина, 101

5 158 которого является выходом усилителя биопотенциалов, ключ, включенный между выходом RC- öåïè и общим проводом усилителя биопотенциалов, и последовательно соединенные двухпороговый компаратор и одновибратор, выход которого подключен к входу управления ключа, о т л и ч а ю " .p шийся тем, что, с целью уменьшения времени переходного процесса в усилителе путем компенсации помехи на выходе, в него введены цифровой генератор ступенчатого напряжения, вход которого подключен к вы- ходу двухпорогового компаратора, и блок вычитания, выход которого подключен к входу первого усилителя постоянного тока, вход вычитания соединен с выходом цифрового генератора ступенчатого напряжения, а вход сложения являетея входом усилителя биопотенциалов, при этом вход двухпорогового компаратора подключен к выходу первого усилителя постоянного тока.

2, Усилитель по п.1, о т л и— ч а ю шийся тем, что блок вы1276

6 читания содержит два резистора, два диодных оптрона и операционный усилитель, неинвертирующий вхдд которо5 го подключен к общему проводу усилителя биопотенциапов, а инвертирующий через первый резистор соединен с входом вычитания блока, светодиоды диодных оптрохов включены встречно-параплельно между выходом операционного усилителя и его инвертирующим входом, а фотодиоды диодных оптронов включены между собой встречнопараллепьно и подключены параллельно второму резистору, включенному между входом сложения и выходом блока.

3. Усилитель по п.1, о т л и— ч а ю шийся тем, что цифровой генератор ступенчатого напряжения

20 содержит последовательно соединенные генератор импульсов, элемент И, второй вход которого является входом цифрового генератора ступенчатого напряжения, счетчик импульсов и двух25 полярный цифроаналоговый преобразователь, выход которого является выходом цифрового генератора ступенчатого напряжения.