医用电子学重点.doc

2011级2班生物医学电子学复习思考题1.用框图表示生物医学测量系统的基本构成？传感器： 非电量到电量的变换； 信号调理电路：阻抗变换，放大，滤除噪声，抗混频,动态范围匹配; A/D转换：完成模拟数字的转换；微处理器：信号处理，系统控制；D/A转换：完成数字模拟的转换。2.生物医学测量的基本特点是什么？ 与其它测量系统相比，生物医学测量有以下特点： 1.从测量值范围上，测量的生理参数的幅值和频率范围都是比较低的。 2. 从测量对象上，由于测量对象是人，有生命的。被测量是动态的。 3.许多被测生理量的很难接近。 4.被测量是很少是确定的，测量结果是随机的。生理数据的时间变异性和个体差异性。 5.生理系统间存在相互的相用，系统间相互联系缺乏了解。 6.传感器对被测生理量的影响3. 简述生物电和人工电的区别？ 生物电：载流子是电解质中的离子，电流存在于细胞膜内外（部分绝缘）人工电：载流子是导体中的电子，电流存在于导体中（绝缘）4. 影响导联电压的因素是什么？导联电压：两体表电极之间测量的电压。 理解这个公式 p 源：心向量Hp 几何：导联位置与心向量之间的相对位置p 组织电特性：电导率分布5. 12导联是怎么构成的？ 构成：（1）三个标准导联I,II,III。I导联是RA(-)(Right Arm（右手负极）至LA(+)(Left Arm)（左手正极），II导联是RA(-)至LF(+)(Left Foot)（左脚正极），III导联是LA(-)至LF(+)。 （2)V1-V6，6个胸导联。（3）.aVR、aVL、aVF，3个增强导联。aVR导联是RA(+)至LA & LF(-)， aVL导联是LA(+)至RA & LF(-)，aVF导联是LF(+)至RA & LA(-)。6. 噪声和干扰的区别是什么？噪声是被测对象和仪器内部固有的，而干扰则是测对象和仪器以外的原因造成的。 噪声是在电路中除了期望的信号之外的任何其它信号。干扰是噪声的不期望的效果。如果一个噪声电压造成电路的不合适工作，这是干扰。噪声不可能被消除，但是在幅度上可以减少，直到它不产生干扰（所以，干扰是可以消除的） 7. 什么是白噪声？（P8） 由于热噪声的功率频谱密度为P=4kTR，所以电阻及晶体管的热噪声功率频谱密度是一个与频率无关的常数，也就是说，在一个极宽的频带上，热噪声具有均匀的功率谱，这种噪声通常称为“白噪声”8. 根据噪声产生的机理,半导体中噪声源主要有那几种形式？ 分配噪声，散粒噪声，1/f噪声9. 什么是热噪声？ 热噪声属于白噪音(white noise)，由元器件中电子或电荷受热激发所产生的噪音信号。由于荷电粒子受激的随机性和周期性，因而会导致电荷的不均一，进而使读出的信号发生波动。只有 在绝对零度时，该噪音才会消失。10. 影响电阻中热噪声的因素有那些？用什么途径可以降低电路中的热噪声？电阻的工作温度，电阻阻值，通过电阻的信号带宽。途径：降低电路的工作温度，减小电阻阻值，限制电路是带宽11. 什么是散粒噪声？影响散粒噪声的因素有那些？（P9） 在晶体管中，电流是由无数载流子（空穴或电子）的迁移形成的，但是各个载流子的迁移速度不会相同，致使在单位时间内通过PN结空间电荷区的载流子数目有起伏，因而引起通过PN结的电流在某一电平上有一微小的起伏，这种起伏就是所谓的散粒噪声。影响因素：流过PN结的直流电流12. 什么是噪声系数？一个系统的噪声系数意义是什么？（P9） 线性网络输入端的信号噪声功率比（Si/Ni）与输出端信号噪声功率比（So/No）之比值被定义为噪声系数NF NF=（Si/Ni）/（So/No） 意义：用来衡量网络内部噪声的大小13. 什么是电极? 举出电极生物医学中的三个应用 电极一般是指与电解质溶液发生氧化还原反应的位置 举例心电电极、脑电电极等 应用：检测脑电图，心电图，肌电图14. 什么是半电池电位？半电池电位在生物电测量时是一个被测量吗？一般生物电测量时怎么处理它的？（P272）基于电极与其周围环境电解质间形成的特定电势差，大小取决于电极金属特性、溶液中离子浓度、温度。不是一个被测量。对于某种金属与电解质溶液来说，是一个完全确定的值。在测量时，一般将半电池电位作为已知量。15. 极化电极和非极化电极界面流过的电流有什么不同？各举出一个接近极化电极和非极化电极的实际电极例子。 极化电极界面流过的电流是位移电流；非极化电极界面流过的电流是传导电流，电荷在界面迁跃。（位移电流不是电荷作定向运动的电流，但它引起的变化电场，也相当于一种电流。位移电流只表示电场的变化率，与传导电流不同，它不产生热效应、化学效应等）16. 氯化银电极和Pt有什么不同？前者是活性材料，电化学可逆，没有过电压；后者是惰性材料，电化学不可逆，不产生直流电流；Agcl是非极化电极，相当于电阻；Pt是极化电极，相当于电容。（1） Ag-AgCl 电极，对于生物体组织具有非常小而且稳定的半电池电位，而且为非极化电极，故常用来作为生物电测量的引导电极来使用。可是Ag-AgCl 材料对生物组织有害，所以只能用作体外测量。（2） Pt是一种惰性贵金属，常用作某些电极的电子导体，本身不参与电极反应，统称铂电极。 主要用于：（1）气体电极和氧化还原电极；（2）在一定的电势范围内的理想可极化电极；（3）溶液电导测量中作电导池外接电源的输入电极。17. 说明氯化银电极电极电位稳定的原因？氯化银电极电位只取决于电解质中氯化物浓度，电位将保持稳定，如果浓度氯离子是恒定的。这可以通过使用合适的电极凝胶来实现；内部体液也有氯离子作为阴离子，改变电流通过电极，只影响氧化还原反应中Ag离子反应，氯离子浓度没有变化，所以在电位没有变化。18. 什么是电极的过电位? 过电位是噪声源之一, 对吗?过电位是电极的电位差值，为一个电极反应偏离平衡时的电极电位与这个电极反应的平衡电位的差值。它是噪声源之一。19. 什么是运算放大器？运算放大器（常简称为运放）是两个输入端，一个输出端的放大器，通过外部反馈元件达到预期的放大效果。可以对电信号进行运算，一般具有高增益、高输入阻抗和低输出阻抗的特性。20. 理想运算放大器的 “理想”指标有那些？实际的这些指标是什么?无限输入阻抗，输出阻抗为零，零共模增益或无限共模抑制比，无限开环增益，无限带宽实际，输入电流是不完全为零；输入失调电流是不完全为零任；输入阻抗不是无限的；有一个有限的共模电压范围；输出阻抗不为零；有电压增益限制，包括相移；有一个有限的输入失调电压；有一个有限的转换率；有一些温度依赖性。21. 高精度运算放大器的技术指标有那些？（1）具有极低非调整失调电压、极低偏置电流、极低漂移、极高的开环增益（作为积分器和高增益放大器具有的最高精度）和极高的共模抑制比。（2）低偏置电流和高输入阻抗。（3）高精度。22. 高速运算放大器的技术指标有那些？高速运算放大器以转换速率高、建立时间短和频带宽为特征23. 一运算放大器的压摆率（slew rate）是0.5V/s, 那么，该运算放大器所能够放大的幅度为10mV的正弦信号频率是多少？ 2*pi*f*A=SR 即f UREF2 若 uI 低于 UREF2 ，运放 A1 输出低电平，A2 输出高电平，二极管 VD1 截止，VD2导通，输出电压 uO 为高电平； 若 uI 高于 UREF1 ，运放 A1 输出高电平，A2 输出低电平，二极管 VD2 截止，VD1 导通，输出电压 uO 为高电平57. 二极管钳位电路的特点？电路中采用了两个普通二极管和两个钳位电源VC1和VC2。比较器的最后输出范围：58. 图中运算放大器上是理想运算放大器，它是采用稳压二极管的反馈式限幅放大电路（1）写出输出表达式（2）画出输出输入的曲线 （1）VI1vOVI2Ov1（2）59.求下图比较器的门限宽度，并画出输入/输出电压传输特性曲线。其中串联电阻一端电压为Vcc，另一端接地。 答：由于三个电阻相等，EmH=2/3Vcc,EmL=1/3Vcc。门限宽度为EmH-EmL=1/3Vcc。当Vi1/3Vcc时，Vo1=1,Vo2=0，所以Vo=1;当1/3VccVi2/3Vcc时，Vo1=0,Vo2=1，所以Vo