医学电子仪器与基础电子电路课件.ppt

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1、第一章医学电子仪器与基础电子电路医学电子仪器的特点医学电子仪器的分类半导体器件的基础知识生物医学放大电路电子振荡电路直流稳压电路数字逻辑电路1.6直流稳压电路许多电子仪器和设备都需要稳定的直流电源供电。除少数使用化学电源外，绝大多数是由交流电网供电，这就需要将交流电转换为稳定的直流电。直流稳压电源就是完成这种转换的装置，它一般由电源变压器、整流电路、滤波电路和稳压电路等四部分组成（如图1.41）。图中各部分的作用如下：(1)电源变压器：将交流电源电压变换为符合整流需要的交流电压；(2)整流电路：将交流电压变换为单向脉动直流电压；(3)滤波电路：滤掉整流电压中的交流成分，输出平滑的直流电压；(4

2、)稳压电路：在交流电源电压波动或负载变动时，保证输出稳定的电压。整流电路整流滤波是利用二极管的单向导电性，把交流电转换成脉动直流电的过程。常见的整流电路有半波、全波和桥式整流等几种形式。1.半波整流电路上图是半波整流电路及其波形，它把二极管D和负载RL串联起来接到变压器B的次级线圈AB两端。在交流电的正半周时，A点电势比B点电势高，二极管D受正向电压作用而导通，RL上有电流通过；在交流电压的负半周，A点电势低于B点电势，二极管受反向电压的作用而截止，电路中没有电流。这种电路只利用电源电压的半个周期，因而取名为半波整流。半波整流电路简单，但输出直流电压的平均值不到电源电压有效值的一半，整流效率低

3、，而且不平稳，交流成分比较大，因而并不适用于医学检测仪器中。2.全波整流电路右图是全波整流电路。它实际上是由两个半波整流电路组成，这样就可以完全利用交流电的每一个半周，故称为全波整流。变压器B的次级线圈具有中心抽头“O”，A、B两点电压大小相等，位相差为180。其整流原理是在电源电压的正、负半周时，二极管Dl、D2轮流导通，负载RL上总有同一方向的电流通过。这种电路的输出电压比较高，电流比较大，而脉动程度却减少了。它的缺点是变压器次级线圈的匝数要增加一倍，两个次级线圈中，只有半个周期有电流通过，对变压器的利用率不高，而且二极管承受的反向电压仍较大。3.桥式整流电路上图是桥式整流电路，由四个晶体

4、二极管连接成电桥形式，故称为桥式整流。变压器次级输出电压为U2，当它为正半周时，A点电势比B点电势高，二极管D1、D3导通，D2、D4反向截止，导电回路为A、D1、RL、D3、B；U2为负半周时，B点电势比A点电势高，二极管D2、D4正向导通，D1、D3反向截止，导电回路为B、D2、RL、D4、A。在一个周期内D1、D3和D2、D4轮流导通和截止，而流经负载的电流方向不变。桥式整流的优点是整流效率高，输出脉动程度小，二极管承受反向电压只有全波整流的一半，故得到广泛的应用。它的缺点是二极管的数量比全波整流多两个，电路比较复杂。滤波电路整流电路可以把交流电转变为单—方向的脉动电压和电流，但不论何种

5、整流电路，都存在输出电压的脉动程度较大，不能满足电子仪器的供电要求，因此常在整流电路的后面加一级滤波电路，其作用是将脉动电流中的交流成分滤掉，获得平滑的直流输出。常用滤波电路有电容滤波、电感电容滤波及有源滤波等。1.电容滤波上图是带有电容滤波的半波整流电路，电容C与负载并联。当U2为正半周时，二极管D导通，电流向负载供电，同时对电容C充电。在充电期间，电容C上的电压Uc逐渐增大，直到接近于交流电压U2的最大值，此后U2下降，由于此时Uc＞U2，二极管截止，电容C向RL放电，直到二极管又导通时，电容器又充电，这样由于电容器的充放电作用，使在一个周期内总有电流供给负载RL。图(b)是这种电路的输出

6、波形图。从图中可以看到，加上电容C以后，输出电压的脉动程度要平滑得多，这就是电容的滤波作用。电容器放电的快慢取决于RL与C的乘积，即时间常数τ=RL×C，τ愈大，放电时间长，输出电压就较平滑。如果是采用桥式或全波整流的电容滤波电路，其滤波原理与半波整流电容滤波相同，输出波形见上图。它的特点是在交流电的正、负半周，整流电流对电容C充电两次，这样电容器向负载RL放电时间缩短了，因此输出电流就更平稳。还应指出，当整流电路加入电容滤波后，二极管导通时间很短，而导通电流—方面要对电容充电以补充电容放电时所损耗的电荷，同时又要向负载RL供电，所以通过二极管的电流脉冲很大(见图中输出波形加竖线的部分)，这点

7、在选择二极管的最大整流电流时应加以考虑。电容滤波的优点是电路简单，输出电压的脉动程度大大减小。但当负载较大时，放电加快，输出电压的脉动程度仍然较大。如果增加电容量，则充电电流太大，容易损坏二极管，故这种电路一般只适用于要求输出电压较高，负载电流小并且变化也较小的场合。2.电感电容滤波为进一步减小输出电压和电流的脉动程度，在滤波电容前加入一个电感元件L，组成电感电容滤波电路。它利用电感L对交流电的阻