Усилитель биоэлектрических сигналов с гальванической развязкой

(51)5 А 61 В 5/ ТЕН ститут СССР Ж л ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМПРИ ГКНТ СССР ПИСАНИЕ И А ВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВ(21,) 4426459/30 (22) 31.05.88 (46) 30.09.90. Бю (71) Научно-ис экспериментальн (72) С. Г. Дань (53) 615.47 (088 (56) Авторское1052216, кл. л.36следовательский и ой медицины АМН о8)видетельство СССР А 61 В 5/04, 1981.(54) УСИЛИТЕЛЬ БИОЭЛЕКТРИЧЕСКИХ СИГНАЛОВ С ГАЛЬВАНИЧЕСКОЙ РАЗВЯЗКОЙ(57) Усилитель биоэлектрических сигналов сгальванической развязкой содержит операционные усилители 1 - 3, дифференциальные оптроны (ДО) 4 и 5, резисторы 6 - 9. Каждый ДО содержит светодиоды 10 и 11 и по два фотодиода 12 - 15 соответственно. Усилитель содержит также резисторы 16 и 17. Цель изобретения - уменьшение влияния электрического тока входной цепи усилителя. 1 ил.Формула изобретения 50 55 Изобретение относится к медицинской технике, а именно к устройствам для измерения и исследования электрических потенциалов органов и тканей.Цель изобретения - уменьшение влияния на биообъект электрического тока входной цепи усилителя.На чертеже приведена структурная схема усилителя. Усилитель содержит операционные усилители 1 - 3, дифференциальные оптроны 4 и 5, резисторы 6 - 9. Каждый дифференциальный оптрон содержит светодиоды 10 и 11 и по два фотодиода 12 - 15. Предлагаемый усилитель содержит также резисторы 16 и 17. Один из входов 18 усилителя соединен с неинвертирующим входом 19 операционного усилителя 1 и с инвертирующим входом 20 операционного усилителя 3. Второй вход 21 усилителя соединен с анодом фотодиода 13 и выводом 22 резистора 7. Катод фотодиода 13 соединен с катодом фотодиода 15 и с обш,ей точ- кой 23 резисторов 7 и 9. Анод фотодиода 15 соединен с неинвертирующим входом 24 операционного усилителя 3, с инвертирующим входом 25 операционного усилителя 1 и с выводом 26 резистора 9. Выход 27 операционного усилителя 3 соединен с анодом светодиода 10, выход 28 операционного усилителя 1 - с анодом светодиода 11. Катоды светодиодов соединены с нулевой точкой усилителей 1 и 3. Анод фотодиода 12 соединен с выводом 29 резистора 6 и с неинвертирующим входом 30 операционного усилителя 2. Катод фотодиода 12 соединен с катодом фотодиода 14 и с общей точкой 31 резисторов 6 и 8. Анод фото- диода 14 соединен с выводом 32 резистора 8, с нулевой точкой операционного усилителя 2 и с выходным контактом 33 усилителя, с другим выходным контактом 34 усилителя соединен выход операционного усилителя 2. Резистор 16 соединен своим выводом 35 с нулевой точкой операционного усилителя 2, а выводом 36 с инвертируюшим входом 37 операционного усилителя 2 и выводом 38 резистора 17. Другой вывод 39 резистора 17 соединен с выходным контактом 34. Усилитель работает следующим образом.При отсутствии сигнала на входе напряжения на входах и выходах операционных усилителей 1, 2 и 3, на светодиодах и фотодиодах оптронов 4 и 5 равны нулю. При появлении положительного напряжения сигнала между входами 21 и 18 на выходе 27 операционного усилителя 3 появляется положительное напряжение, создающее ток через светодиод 10, а на выходе 28 операционного усилителя 1 отрицательное напряжение, запирающее светодиод 10. Излучение светодиода 10 вызыва 5 10 15 20 25 ЗО 35 4 о 45 ет появление фотогальванической ЭДС на фотодиоде 13 и падение напряжения на резисторе 7 (1122 в .123), направленное встречно источнику сигнала и действующее как компенсационное напряжение отрицательной обратной связи. При появлении между входами 21 и 28 усилителя отрицательного напряжения сигнала положительное напряжение появляется на выходе 28 операционного усилителя 1, ток протекает через светодиод 11, а светодиод 10 заперт отрицательным напряжением на выходе операционного усилителя 3, компенсирующее напряжение появляется на фотодиоде 15 и на резисторе 9 (1123 - 1 126).Компенсирующее напряжение согласно известным соотношениям для схем с последовательной отрицательной обратной связью отличается от напряжения источника сигнала на малую величину 1/(1+К), где К - коэффициент передачи операционного усилителя без обратной связи, умноженный на коэффициент передачи светодиод - фотодиод оптрона по напряжению, что обеспечивает результирующий ток во входном контуре в 1+К раз меньший, чем без обратной связи. Напряжения на фотодиодах 12 и 14 равны соответственно напряжениям на фото- диодах 13 и 15, практически равным напряжениям источника сигнала той или иной полярности, и могут быть далее усилены схемой на операционном усилителе 2.Таким образом, введение в состав усилителя дополнительных элементов - операционного усилителя, оптрона и резисторов, позволяет получать компенсацию сигналов любой полярности при отсутствии исходного смещения на оптроне и устранить тем самым постоянную составляющую тока через биообъект в процессе регистрации или измерения биоэлектрических сигналов.Дополнительным преимуществом усилителя биоэлектрических сигналов является уменьшение потребления энергии источников питания при отсутствии сигнала, поскольку светодиоды оптронов при этом заперты и при малых сигналах, так как ток через светодиоды тем меньше, чем меньше сигнал на входе усилителя независимо от полярности сигнала. Усилитель биоэлектрических сигналов с гальванической развязкой, содержащий два операционных усилителя, дифференциальный оптрон и два резистора, причем анод светодиода оптрона подключен к выходу первого операционного усилителя, первый фотодиод оптрона подключен последовател ьно к инвертируюшему входу первого операционого усилителя, а два резистора подключены параллельно фотодиодам, отличающийся тем, что, с целью уменьшения влияния на биообъект электрического тока вход1595466 Составитель А. СазоновРедактор К. Крупкина Техред А. Кравчук Корректор Л. ПилипенкоЗаказ 2867 Тираж 551 ПодписноеВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР13035, Москва, Ж - 35, Ра шская наб., д. 4 5Производственно-издательский комбинат Патент, г. Ужгород. 1 л. Гагарина, 101 ной цепи усилителя, он дополнительно содержит третий операционный усилитель, второй дифференциальный оптрон и два резистора, при этом инвертирующий вход первого операционного усилителя соединен с неинвертирующим входом третьего операционного усилителя и с анодом первого фотодиода первого оптрона, неинвертирующий вход первого операционного усилителя соединен с инвертирующим входом третьего операционного усилителя и первым входом усилителя, выход третьего операционного усилителя подключен к аноду светодиода второго оптрона, катоды светодиодов обоих оптронов соединены с нулевой точкой первого и третьего операционных усилителей, катоды фотодиодов первого оптрона соответственно соединены с катодами фотодиодов второго оптрона анод первого фотодиода второго оптрона соединен с вторым входом усилителя, анод второго фотодиода первого оптрона соединен с нулевой точкой второго операционного усилителя, анод второго фотодиода второго оптрона соединен с неинвертирующим входом второго операционного усилителя, дополнительные резисторы подключены параллельно фотодиодам второго оптрона.