Курсовая работа: Расчет кардиографа

где  - сопротивление выхода микросхемы ( = 700 Ом),  - коэффициент передачи обратной связи (),  - коэффициент усиления микросхемы без обратной связи.

Для получения заданного выходного сопротивления усилителя (1000 Ом), выходное сопротивление микросхемы должно быть равно:

Для получения такого выходного сопротивления микросхемы в выходную цепь микросхемы последовательно включаем резистор R4:

Резистор R4 также будет являться защитой выхода микросхемы от короткого замыкания.

Сопротивление нагрузки проектируемого усилителя по заданию составляет 500 Ом. При выходном сигнале 1 В, ток в нагрузке будет равен:

Для микросхемы К140УД1А максимальный выходной ток по справочнику составляет 3 мА, что в полтора раза превышает расчетный.

Микросхема К140УД1А питается от двухполярного стабилизированного источника питания напряжением . Так как по заданию напряжение источника питания , то для питания усилителя целесообразно применить параметрические стабилизаторы R6V1 и R7V2. Стабилитроны V1 и V2 с напряжением стабилизации 12 13 В и током стабилизации 10 20 мА. Для этого подойдут стабилитроны КС212, КС213 или КС512, КС513.

Балластные резисторы R6 и R5 при падении напряжения на них:

обеспечивают ток порядка 15 мА (0.015 А) и имеют сопротивление равное:

2.4 Расчет АЦП

Исходные данные:

Относительная погрешность измерения γ = 2%

Верхняя частота полосы пропускания ОУ fв = 300;

Ожидаемое максимальное напряжение Um = 2 В;

Среднее напряжение помех σп = 35 μВ

Напряжение сигнала на входе ОУ U1=3 мВ

Число отведений l = 4

Рассчитаем число разрядов АЦП

2.4.1 Находим необходимое число разрядов кода nm из условий заданной точности

выбираем первое большее число разрядов nm = 6

1) Для проверки выбора по помехам и шумам уровень собственных шумов на входе ОУ определяем по формуле:

для расчета принимаем

Уровень шума резисторов на входе:

для расчета принимаем плотность шумов для металлопленочных резисторов группы

Вычислим среднее значение помех на входе канала по формуле:

2) Определяем коэффициент усиления канала:

Определяем число разрядов АЦП с учетом помех:

принимаем nш = 3. Т. к. помехи и шумы велики, то необходимо принять специальные меры по снижению их влияния.

Поэтому произведем пересчет числа разрядов с учетом коэффициента подавления помех по формуле:

Принимаем количество разрядов nш = 6.

По условию точности нужно 8 разрядов. К1107 ПВ2 с 8-разрядным выходным кодом, Tпрб = 100 нс, Рпот = 2,5 Вт

2.4.2 Разработка общих параметров многоканального цифрового кардиографа

1) Определим число дискретных выборок m за одну секунду при цифровом преобразовании сигнала кардиограммы по одному отведению:

 целесообразно выбрать так, чтобы было удобно отсчитывать текущее время, т.е. кратное 50 Гц.

2) Определяем число точек Кт цифрового преобразователя приходящихся на один короткий зубец ЭКГ с длительностью τ = 0,05 сек.:

3) Определяем величину временного интервала Тп на ЭКГ между выполняемыми преобразованиями на одном отведении согласно формуле:

4) Находим частоту fп задающего генератора при числе отведений l = 2:

при этом период сигнала задающего генератора Тг снижается с ростом числа отведений l и составляет:

5) Оценим время τпр, необходимое для выполнения цифрового преобразования в одной точке ЭКГ:

где: τацп =100 нс - время преобразования схемой АЦП;

τозу =300 нс - время обращения к ОЗУ;

τлс=  с - время преобразования логическими схемами;

где:  - число ИМС логики;

 - время задержки сигнала на одной схеме.

6) Максимальное число выборок Nв цифрового преобразования за одну секунду или максимальная частота  преобразования составляет:

7) Максимальная частота преобразования по одному отведению при l = 2:

Эта частота достаточно велика и превышает выбранную в требуемую частоту преобразования.

2.4.3 Расчет количества ИМС ОЗУ

Число разрядов кода = 6;

Частота преобразования по одному отведению fп = 450 Гц

Определяем время Тан записи:

Определяем количество N1 цифровых n-разрядных слов, которые нужно записать в ОЗУ по одному отведению, или число строк:

Для записи ЭКГ нескольких пациентов Кп = 4:

При этом по одному отведению потребуется организация памяти типа  с общим объемом Ф1:

Выбираем ИМС памяти типа К537 РУ8А с организацией Ф1=2Кх8

Определяем общий объем памяти по всем отведениям:

6) Определяем число корпусов:

2.5 Синтез логического устройства и его реализация

где:   

Заданная функция

Составляем карту Карно из трех переменных:

Страницы: 1, 2, 3, 4