医学电子技术基础课件

1、医用电子学基础医学影像学系电子电工与医用设备学教研室主讲张根选教学内容、学时及考试内容：理论教学、实验教学学时：总学时45，其中理论24学时，实验21学时。考试：闭卷考查，理论内容60，实验操作考核20，实验平时20%。第一章电路基础目的：学习电路直流电路、充放电、交流电路、滤波电路等重点：、及电路分析方法。第一节直流电路1.电流current电流的原始定义电流大小表示电流方向一、电路的基本概念2.电路circuit所谓电路就是指电流所通过的路径。主要由导线及电路元件组成。3.电流、电压及电阻的单位电流的单位：A、mA、电压的单位：、mV、 V电阻的单位：、二、基尔霍夫定律是分析电路最基本的工

2、具之一，是本章的重点与难点内容1.几个相关名词支路（branch):节点（node point):回路（loop):4.网孔：不含支路的回路支路：ab、ad、 . （共6条）回路：abda、 bcdb、 . （共7 个）结点：a、 b、 . (共4个）I3E4E3_+R3R6+R4R5R1R2abcdI1I2I5I6I4-2.KCL(基尔霍夫第一定律）I1I2I3KCL有二种表述方法：流入节点的电流和等于流出节点的电流和。任一节点的电流代数和等于零。备注：必须规定电流的方向3.KVL(基尔霍夫第二定律）KVL研究的是任一闭合回路上的所有元器件的电压降（或电压升）之间的关系，核心内容：任一闭合回

3、路上的所有元器件的电压降（或电压升）的代数和等于零。应用KVL列方程之前必须要注意的二个方向：预先标出支路电流方向；预先标出回路绕行方向；在上述二个方向确定后，列方程时，对于电阻上的电压降采取电流方向与绕行方向“相同取正，相反取负”；对于电源或电压源采取电压方向与绕行方向“相同取正，相反取负”。例aI1I2E2+-R1R3R2+_I3#1#2#3bE1分析以下电路中应列几个电流方程？几个电压方程？基尔霍夫电流方程：结点a：结点b：独立方程只有 1 个基尔霍夫电压方程：#1#2#3独立方程只有 2 个aI1I2E2+-R1R3R2+_I3#1#2#3bE1网孔网孔思考题1列出回路方程与节点方程思

4、考题2如图求1、2、3及AB电路中电位的计算 电位的概念： 零电位：计算电位的起点，V0 零电位的选择：可以任意选择，通常设以接地点。 电位：电路中该点与零电位点之间的电压称为该点的电位。三、电压源与电流源电压源与电流源是电源对外特性的二种不同表达方式。1实际电压源实际电压源的定义实际电压源的输出特性理想电压源2实际电流源实际电流源的定义实际电流源的输出特性理想电流源3电压源与电流源的等效四叠加原理（复杂电路分析方法） 在多个电源同时作用的线性电路(电路参数不随电压、电流的变化而改变)中，任何支路的电流或任意两点间的电压，都是各个电源单独作用时所得结果的代数和。+BI2R1I1E1R2AE2I

5、3R3+_+_原电路I2R1I1R2ABE2I3R3+_E2单独作用+_AE1BI2R1I1R2I3R3E1单独作用I2I1AI2I1+BI2R1I1E1R2AE2I3R3+_+_E1+B_R1R2I3R3R1R2ABE2I3R3+_例+-10I4A20V1010用叠加原理求：I= ?I=2AI= -1AI = I+ I= 1A+10I4A1010+-10I 20V1010解：将电路分解后求解应用叠加定理要注意的问题1. 叠加定理只适用于线性电路（电路参数不随电压、 电流的变化而改变）。 分解电路时只需保留一个电源，其余电源“除源”：即将恒压源短路，即令E=0；恒流源开路，即令 Is=0。电路

6、的其余结构和参数不变，3. 解题时要标明各支路电流、电压的正方向。原电 路中各电压、电流的最后结果是各分电压、分电 流的代数和。=+4. 叠加原理只能用于电压或电流的计算，不能用来 求功率。如：5. 运用叠加定理时也可以把电源分组求解，每个分 电路的电源个数可能不止一个。 设：则：I3R3=+五、戴维南定理名词解释：无源二端网络： 二端网络中没有电源有源二端网络： 二端网络中含有电源二端网络：若一个电路只通过两个输出端与外电路 相联，则该电路称为“二端网络”。ABAB有源二端网络R注意：“等效”是指对端口外等效核心内容：有源二端网络用电压源模型等效。 RO+_RE等效电压源的内阻（R0）等于有

7、源二端网络除源后相应的无源二端网络的等效电阻。（除源：电压源短路，电流源断路）等效电压源的电动势（E）等于有源二端网络的开路电压U0；有源二端网络R有源二端网络AB相应的无源二端网络ABABER0+_RAB已知：R1=20 、 R2=30 R3=30 、 R4=20 E=10V求：当 R5=10 时，I5=?R1R3+_R2R4R5EI5R5I5R1R3+_R2R4E等效电路有源二端网络例第一步：求开端电压U0第二步：求输入电阻 R0U0R1R3+_R2R4EABCDCR0R1R3R2R4ABD=2030 +3020=24+_ER0R5I5等效电路R5I5R1R3+_R2R4E第三步：求未知电

8、流 I5+_ER0R5I5E = U0 = 2VR0=24时求：U=?4 4 505 33 AB1ARL+_8V_+10VCDEU例第一步：求开端电压U0。_+4 4 50AB+_8V10VCDEU01A5 此值是所求结果吗？第二步：求输入电阻 R0。R04 4 505 AB1A+_8V_+10VCDEU044505第二步：求输入电阻 R0。R04 4 505 AB1A+_8V_+10VCDEU044505第三步：求解未知电压+_ER0579V33第二节电路的暂态过程暂态过程：是指电路中的电压（或电流）从一个稳定状态变到另一个稳定状态的过程。其特征是电压（或电流）的数值是一个随着时间在变化的物

9、理量。1.充电充电回路方程：代入电流与电容的定义公式，再加上初始条件 时 可得电容两端电压时间常数对充电快慢的影响充电电流大小表示2.放电回路放电回路方程：对于电容器有对于电容器初始条件有t=0时，uC=E电容放电时，得电压与电流分别为：电容器充放电flash动画演示第三节交流电路几个名词：直流电(direct current ,DC)交流电(alternate current,AC)正弦交流电1.正弦交流电正弦交流电的函数表达式交弦交流电的三要素：幅值Um角频(或频率）（f）初位相（）有效值与幅值之间的关系2.RLC在交流电路中的特性2.1纯电阻电路结论：电阻在交流电路中也符合欧姆定律。i与

10、u同相位。2.2纯电容电路结论：电容用容抗XC表示后，电容在交流电路中也符合欧姆定律。i比u超前90。其中称为容抗2.3纯电感电路结论：电感用感抗XL表示后，在交流电路中也符合欧姆定律。u比i超前90。其中称为感抗3.RLC串联电路及其谐振IRIXLIXCOIUXLIXCZ：为交流电路的总阻抗Xl-Xc：称为电抗。3.相位角名词：谐振当XL=XC时，U与I同相，电路呈纯电阻性。Z有最小值R。谐振频率特征：Z=R，且最小，=0，UL与UC反相。4.RLC并联电路及其谐振ICILOUCIL谐振条件：ILIC总电流：谐振时，I0，Z特征：Z=为最大，总电流为零。5.RC串联电路IURUCUORC可见：总阻抗，分压比等都随频率而变化。第四节常用滤波电路滤波器（filter）：就是一种使有用信号通过，而使无用信号被消除或衰减的电子电路。在生物医学信号中，主要是用来滤除各种影响生物信号的干扰信号，尤其是z工频干扰信号。主要有低通、高通、带通与带阻