了得網研究生_醫用電子學

編輯推薦

醫用電子學,醫學院校,教材

內容簡介

《醫用電子學》注重電子技術的基本概念、基本理論和分析方法，力求簡明扼要，通俗易懂，圖形符號采用新國標。《醫用電子學》共分十二章，分別為電路基礎、半導體器件、基本放大電路、生物醫學常用放大電路、振蕩電路、直流穩壓電源、數字邏輯電路基礎、組合邏輯電路、時序邏輯電路、D/A和A/D轉換電路、醫學信息檢測和醫學儀器安全使用。

目錄
前言
**章電路基礎（1）
1.1 電路的基本概念（1）
1.2 電路的暫態過程（8）
1.3 正弦交流電路（11）
小結（20）
習題（20）
習題答案（21）
第二章半導體器件（22）
2.1 半導體基礎知識（22）
2.2 半導體二極管（24）
2.3 半導體三極管（26）
2.4 場效應管（30）
小結（37）
習題（38）
習題答案（39）
第三章基本放大電路（41）
3.1 共發射極放大電路（41）
3.2 共集電極放大電路和共基極放大電路（51）
3.3 多級放大電路（54）
3.4 場效應管放大電路（57）
小結（61）
習題（61）
習題答案（64）
第四章生物醫學常用放大電路（65）
4.1 生物電信號的特點（65）
4.2 直流放大電路（65）
4.3 集成運算放大電路（74）
4.4 負反饋放大器（76）
4.5 集成運算放大電路的應用（81）
4.6 功率放大電路（90）
小結（94）
習題（95）
習題答案（97）
第五章振蕩電路（98）
5.1 正弦波振蕩電路（98）
5.2 石英晶體振蕩電路（106）
5.3 非正弦振蕩電路（108）
小結（110）
習題（110）
習題答案（111）
第六章直流穩壓電源（112）
6.1 單相整流電路（112）
6.2 濾波電路（115）
6.3 穩壓電路（118）
6.4 開關穩壓電路（125）
小結（127）
習題（128）
習題答案（130）
第七章數字邏輯電路基礎（131）
7.1 數字電路基礎（131）
7.2 邏輯函數（135）
7.3 邏輯代數（140）
7.4 邏輯函數卡諾圖化簡法（141）
7.5件門電路（145）
小結（147）
習題（147）
習題答案（148）
第八章組合邏輯電路（150）
8.1 集成門電路（150）
8.2 半加器和全加器（155）
8.3 編碼器和譯碼器（157）
8.4 數據選擇器（161）
8.5 組合邏輯電路的分析與設計（163）
小結（166）
習題（166）
習題答案（167）
第九章時序邏輯電路（169）
9.1 集成觸發器（169）
9.2 寄存器（178）
9.3 計數器（181）
小結（188）
習題（189）
習題答案（191）
第十章 D/A 和A/D 轉換電路（193）
10.1 D/A 轉換器（193）
10.2 A/D 轉換器（197）
10.3 D/A 與A/D 轉換器的應用（205）
小結（206）
習題（206）
習題答案（207）
第十一章醫學信息檢測（208）
11.1 生物醫學信號的檢測（208）
11.2 生物醫學傳感器（214）
11.3 生物醫學信號檢測中的干擾及噪聲（219）
小結（226）
習題（226）
習題答案（226）
第十二章醫學儀器安全使用（228）
12.1 人身安全（228）
12.2 醫學儀器安全使用（232）
小結（237）
習題（237）
習題答案（237）
參考文獻（240）
附錄A 漢英專業詞彙對照（241）
附錄B 符號（243）

在線試讀

**章電路基礎
通常使用的電源有直流電源和交流電源兩種，對應的接入電路也有兩種，直流電路和交流電路，它們各有其特殊性。本章主要討論兩種電路的基本規律和基本分析方法。
1.1 電路的基本概念
1.1.1 電源電動勢
導體兩端隻要存在電勢差，就能產生電流。要維持導體內連續不斷的電流，就必須在導體兩端保持一定的電勢差。為此，就需要電源（source）。例如，假設把兩個電勢不等的導體用導線連接起來，在靜電力的作用下，正電荷由電勢高的一端向電勢低的一端做定向移動，導線中就產生了短暫的電流（current）。要形成持續電流：**，要有可以自由移動的電荷；第二，始終要有能使電荷做定向移動的電場，即要保持一定的電勢差。對一段電路而言，在靜電力的作用下，原電勢高的一端，正電荷不斷減少，原電勢低的一端，正電荷不斷增多。因此，僅有靜電力的作用是不能形成持續電流的，必須依靠某種非靜電力。正電荷在靜電力的作用下，從電勢高的一端向電勢低的一端移動的同時，非靜電力將等量正電荷從電勢低的一端，由另外一條通路移送到電勢高的一端，使導體兩端的電勢差保持不變，從而形成持續電流。能夠提供非靜電力的裝置稱為電源。非靜電力隻在電源內部起作用，而且，非靜電力在移送電荷的時候，就要克服電場力做功，做功必消耗能量，而做功的結果增加了電荷的電勢能，這就意味著，電荷的電能來自其他形式的能量。所以，電源是一種把其他形式的能量轉換為電能的裝置。
不同的電源，把其他形式的能量轉換成電能的能力不同，即電源的非靜電力在電源內部把相同數量的正電荷由負極移送到正極所做的功不相同。也就是不同的電源的非靜電力做功的能力不同。為了衡量電源的這一能力，引入一個物理量—電動勢（electromotive force）。如果一個電源的非靜電力在電源內部移送q 庫侖電量作了A 焦耳的功，那麼這個電源的電動勢是：（1-1）
電動勢是標量，單位為伏特（V）。
1.1.2 電壓源？電流源
電源設備的種類很多，按其特點可分為電壓源（voltage source）和電流源（current source）；獨立電源和受控電源；理想電源和實際電源；直流電源和交流電源等。電源是任何電路中都不可缺少的重要組成部分，它是電路中電能的來源。發電機？電池？信號源等都是實際電源，在電路分析中，常用等效電路來替件。電源的等效電路有兩種形式表示，一種是電壓源，另一種是電流源。電壓源和電流源是從實際電源抽像得到的電路模型。本節著重討論理想和實際的直流獨立電壓源及電流源的符號表示？特點及應用。
1.電壓源實際工程上的電源，如電池？發電機等都接近電壓源。人們對電壓源比較熟悉，在電源內部有外力（電池中是化學力，發電機中是電磁力），使正負電荷分別向兩端積累，在內部形成電場。當外力和電場力平衡時，電荷不再增加，建立起一定的電動勢和端電壓，具有恆定端電壓的電源就叫直流電壓源。按電動勢的變化規律將電壓源分為直流電壓源與交流電壓源兩種。從能量觀點考慮，理想電壓源（ideal voltage source）純粹是一件，供給外電路件的能量，是一個很大的功率源。將這個概念推廣到更一般的情況，電壓源是指件的電壓與通過它的電流無關，電壓總保持為某給定的時間函數。
任何一個電源，都含有電動勢E和小內阻R0。電壓源的表示符號如圖1-1 的虛線框所示，US 為電壓源的恆值電壓（也稱空載電壓，簡稱恆電壓），與電動勢E 的大小相等，極性相反。圖中U 為電源的路端電壓，當接上負載電阻RL 形成回路後，電路中將有電流I 流過。則電源的端電壓為：U =E-IR0 （1-2）式（1-2）中，E 和R0 值為常數。U 和I 的關繫稱為電源的外特性，如圖1-2 所示。
當I =0，即電壓源開路時，U=US=E，開路電壓等於電源的電動勢。當U=0，即電壓源短路時，I =IS，IS 稱為短路電流（也稱恆電流）。
圖1-1 電壓源的表示符號
圖1-2 電壓源和理想電壓源的外特性曲線
圖1-3 理想電壓源
當R0 =0 時，路端電壓U 恆等於電動勢E，是一定值，而其中的電流I 則是任意值，由負載電阻RL 及電壓U 本身確定，即工作電流則隨負載的變化而變化。這樣的電壓源稱為理想電壓源或恆壓源（constant voltage source），恆壓源的外特性為一條與橫軸平行的直線，如圖1-2 所示。理想電壓源電路如圖1-3 所示。
理想電壓源實際上是不存在的，但在電源內阻R0 遠小於負載電阻RL，內阻上的壓降IR0 將遠小於U，則可認為U≈E，基本上恆定，這時可將此電壓源看成是理想電壓源。通常用的穩壓電源可認為是一個理想電壓源。
2.電流源電源除用電動勢E 和內阻R0 串聯的電路模型表示外，還可以用另一種電路並聯模型來表示。如將式（1-2）兩端除以R0，得（1-3）
這樣，我們就可以用一個電流源IS 和一個大內阻R0 並聯的電路模型去表示一個電源，此即電流源。電流源模型的表示符號如圖1-4 所示及其外特性如圖1-5 所示。
圖1-4 電流源電路
圖 1-5 電流源和理想電流源的外特性
圖1-6 理想電流源
當電流源開路時，I =0，U =UO =IS R0；當其短路時，U =0，I =IS。內阻R0 越大，則直線越陡，R0 支路對IS 的影響就越小。當R0 （相當於R0 支路斷開）時，電流I 將恆等於IS，是一定值，而其兩端的電壓U 則是任意值，它不是由電流源本身就能確定的，是由負載電阻RL 及電流IS 本身確定的。這樣的電源稱為理想電流源（ideal current source）或恆流源（constant current source）。理想電流源如圖1-6 所示。
理想電流源是不存在的，但是在電源內阻R0 遠大於負載電阻RL，即R0＞RL 時，RL 支路的分流作用很小，則可認為I =IS 基本恆定，這時可將此電流源看成是理想電流源。
3.電壓源與恆壓源？電流源與恆流源的區別和聯繫電壓源和電流源代表實際電源，而恆壓源和恆流源則分別為它們的理想情況，恆壓源與阻抗串聯即可組成電壓源，恆流源與阻抗並聯就能組成電流源。若電壓源的內阻比負載阻抗小得多，隨著負載的變化，路端電壓的變化卻很小，此時即可把電壓源當作恆壓源；若電流源的內阻比負載阻抗大得多，路端電壓隨負載而變化，但電流的變化卻很小，此時即可把電流源當作恆流源。但是，電壓源和電流源可以進行等效互換，而恆壓源和恆流源則不能互換。並且，恆壓源不允許短路，恆流源不允許開路，而電壓源和電流源卻允許短路或開路。
理想電流源與理想電壓源隻是從電路中抽像出來的一件，實際上並不存在，但是從電路理論分析的觀點上看，引入這兩件是有用的。例如，晶體管放大電路中的三極管，其集電極電流基本上隻受基極電流的控制而和加在集電極上的電壓幾乎無關。在一定的基極電流下，集電極電流幾乎是恆定值，對於這樣的電流可以用一個受基極電流控制的電流源來表示。
4.電壓源和電流源的等效變換在實際電源中，其特性與電壓源模型接近得較多，而在原理上與電流源模型完全一致的物理器件還不曾被提出，但像光電池及晶體管的特性比較接近電流源模型。應當明確指出，電源的這兩種模型是為了便於分析問題而提出的，它們是對同一事物外部特性的兩種不同描述。事實上任何電源都可以用這兩種模型來描述其特性。因此，電壓源模型與電流源模型是可以等效的。其條件是具有相同的外特性。
如果一個電壓源與一個電流源對同一個負載能夠提供等值的電壓？電流和功率，則這兩個電源對此負載是等效的。換言之，即如果兩個電源的外特性相同，則對任何外電路它們都是等效的。具有等效條件的電源互為等效電源。在電路中用等效電源互相置換後，不影響外電路的工作狀態。含內阻的電壓源與電流源等效變換如圖1-7 所示。
圖1-7 電壓源（a）與電流源（b）的等效變換
兩者之間進行等效變化的方法如下：
（1）如圖1-7（a）所示的電壓源等效變化為電流源時，電流源的電流IS =US / R0，即電壓源的短路電流。IS 流出的方向與E 的正極相對應，與IS 並聯的內阻R0 就等於與E 串聯的內阻R0，等效變換所得的電流源如圖1-7（b）所示。
（2）圖1-7（b）所示的電流源等效變換為電壓源時，電壓源的電動勢E =IS R0，即電流源的開路電壓，E 的正極與IS 流出的方向相對應；與E 串聯的內阻R0 就等於與IS 並聯的內阻R0，等效變換所得的電壓源如圖1-7（a）所示。
但是，要注意的是電壓源和電流源的等效關繫隻是對外電路而言的，對電源內部是不等效的。如圖1-7 所示，當電流源開路時，電源內部有損耗，IS 流過R0 產生損耗，而當電流源短路時，電源內部無損耗，R0 無電流流過。而對於電壓源，當電壓源開路時，R0 無電流通過，電源內部無損耗，而當電壓源短路時，R0 中有電流IS 流過，在電源內部產生損耗。
1.1.3 疊加原理
1.疊加定理疊加原理（superposition theorem）是分析線性電路的*基本方法之一，是線性電路普遍適用的一個基本定理，它是線性電路“齊次性”和“可加性”的體現。其內容為：任一線性電路中任一支路的電流或電壓等於電路中各個獨立電源單獨作用時在這個支路所產生的電流或電壓的代數和。所謂線性電路，是指由非時變線件？線性受控源和獨立電源組成的電路。線性電路有許多電路定理可由它導出，利用它還可以把多電源作用的復雜電路的計算問題，轉化為單電源作用的簡單電路的計算問題。
該定理一般用在分析計算含有兩個或兩個以上電源的線性直流電路時，隻需求解一條支路的電壓或電流的情況。先分析線性直流電路，對電路每個電源的作用，再分別應用基爾霍夫定律進行求解，而後疊加。
在應用疊加原理時，要注意以下幾點：
（1）分別作出一個電源單獨作用的分圖，當某一個電源單獨作用時，其餘電源則“不作用”。對“不作用”的其餘電源，凡是電壓源，應令其電動勢E 為零，將電壓源短路；凡是電流源，應令其IS 為零，將電流源開路，但是其餘電源要保留其內阻。
（2）按電阻串？並聯的計算方法，分別計算出分圖中每一支路中電流或電壓分量的大小和方向。注意，如原電路中各支路電流的參考方向確定後，在求各分電流的代數和時，各支路中分電流的參考方向與原電路中對應支路電流的參考方向一致者，取正值；相反者，取負值。
（3）求出各電動勢在每個支路中產生電流或電壓的代數和。
（4）疊加原理隻適用線性電路，而不能用於分析非線性電路。
【例1-1】如圖1-8（a）所示，試求電流I。
解：由疊加定理將圖1-8（a）中的電流等效為如圖1-8（b）？圖1-8（c）兩圖中電流的疊加。

商品搜索

商品分类

【醫學】

【各大出版社】