醫(yī)學(xué)電子技術(shù)基礎(chǔ)課件

1、醫(yī)用電子學(xué)基礎(chǔ)醫(yī)學(xué)影像學(xué)系電子電工與醫(yī)用設(shè)備學(xué)教研室主講張根選教學(xué)內(nèi)容、學(xué)時(shí)及考試內(nèi)容：理論教學(xué)、實(shí)驗(yàn)教學(xué)學(xué)時(shí)：總學(xué)時(shí)45，其中理論24學(xué)時(shí)，實(shí)驗(yàn)21學(xué)時(shí)?？荚嚕洪]卷考查，理論內(nèi)容60，實(shí)驗(yàn)操作考核20，實(shí)驗(yàn)平時(shí)20%。第一章電路基礎(chǔ)目的：學(xué)習(xí)電路直流電路、充放電、交流電路、濾波電路等重點(diǎn)：、及電路分析方法。第一節(jié)直流電路1.電流current電流的原始定義電流大小表示電流方向一、電路的基本概念2.電路circuit所謂電路就是指電流所通過的路徑。主要由導(dǎo)線及電路元件組成。3.電流、電壓及電阻的單位電流的單位：A、mA、電壓的單位：、mV、 V電阻的單位：、二、基爾霍夫定律是分析電路最基本的工

2、具之一，是本章的重點(diǎn)與難點(diǎn)內(nèi)容1.幾個(gè)相關(guān)名詞支路（branch):節(jié)點(diǎn)（node point):回路（loop):4.網(wǎng)孔：不含支路的回路支路：ab、ad、 . （共6條）回路：abda、 bcdb、 . （共7 個(gè)）結(jié)點(diǎn)：a、 b、 . (共4個(gè)）I3E4E3_+R3R6+R4R5R1R2abcdI1I2I5I6I4-2.KCL(基爾霍夫第一定律）I1I2I3KCL有二種表述方法：流入節(jié)點(diǎn)的電流和等于流出節(jié)點(diǎn)的電流和。任一節(jié)點(diǎn)的電流代數(shù)和等于零。備注：必須規(guī)定電流的方向3.KVL(基爾霍夫第二定律）KVL研究的是任一閉合回路上的所有元器件的電壓降（或電壓升）之間的關(guān)系，核心內(nèi)容：任一閉合回

3、路上的所有元器件的電壓降（或電壓升）的代數(shù)和等于零。應(yīng)用KVL列方程之前必須要注意的二個(gè)方向：預(yù)先標(biāo)出支路電流方向；預(yù)先標(biāo)出回路繞行方向；在上述二個(gè)方向確定后，列方程時(shí)，對(duì)于電阻上的電壓降采取電流方向與繞行方向“相同取正，相反取負(fù)”；對(duì)于電源或電壓源采取電壓方向與繞行方向“相同取正，相反取負(fù)”。例aI1I2E2+-R1R3R2+_I3#1#2#3bE1分析以下電路中應(yīng)列幾個(gè)電流方程？幾個(gè)電壓方程？基爾霍夫電流方程：結(jié)點(diǎn)a：結(jié)點(diǎn)b：獨(dú)立方程只有 1 個(gè)基爾霍夫電壓方程：#1#2#3獨(dú)立方程只有 2 個(gè)aI1I2E2+-R1R3R2+_I3#1#2#3bE1網(wǎng)孔網(wǎng)孔思考題1列出回路方程與節(jié)點(diǎn)方程思

4、考題2如圖求1、2、3及AB電路中電位的計(jì)算 電位的概念： 零電位：計(jì)算電位的起點(diǎn)，V0 零電位的選擇：可以任意選擇，通常設(shè)以接地點(diǎn)。 電位：電路中該點(diǎn)與零電位點(diǎn)之間的電壓稱為該點(diǎn)的電位。三、電壓源與電流源電壓源與電流源是電源對(duì)外特性的二種不同表達(dá)方式。1實(shí)際電壓源實(shí)際電壓源的定義實(shí)際電壓源的輸出特性理想電壓源2實(shí)際電流源實(shí)際電流源的定義實(shí)際電流源的輸出特性理想電流源3電壓源與電流源的等效四疊加原理（復(fù)雜電路分析方法） 在多個(gè)電源同時(shí)作用的線性電路(電路參數(shù)不隨電壓、電流的變化而改變)中，任何支路的電流或任意兩點(diǎn)間的電壓，都是各個(gè)電源單獨(dú)作用時(shí)所得結(jié)果的代數(shù)和。+BI2R1I1E1R2AE2I

5、3R3+_+_原電路I2R1I1R2ABE2I3R3+_E2單獨(dú)作用+_AE1BI2R1I1R2I3R3E1單獨(dú)作用I2I1AI2I1+BI2R1I1E1R2AE2I3R3+_+_E1+B_R1R2I3R3R1R2ABE2I3R3+_例+-10I4A20V1010用疊加原理求：I= ?I=2AI= -1AI = I+ I= 1A+10I4A1010+-10I 20V1010解：將電路分解后求解應(yīng)用疊加定理要注意的問題1. 疊加定理只適用于線性電路（電路參數(shù)不隨電壓、 電流的變化而改變）。 分解電路時(shí)只需保留一個(gè)電源，其余電源“除源”：即將恒壓源短路，即令E=0；恒流源開路，即令 Is=0。電路

6、的其余結(jié)構(gòu)和參數(shù)不變，3. 解題時(shí)要標(biāo)明各支路電流、電壓的正方向。原電 路中各電壓、電流的最后結(jié)果是各分電壓、分電 流的代數(shù)和。=+4. 疊加原理只能用于電壓或電流的計(jì)算，不能用來 求功率。如：5. 運(yùn)用疊加定理時(shí)也可以把電源分組求解，每個(gè)分 電路的電源個(gè)數(shù)可能不止一個(gè)。 設(shè)：則：I3R3=+五、戴維南定理名詞解釋：無源二端網(wǎng)絡(luò)： 二端網(wǎng)絡(luò)中沒有電源有源二端網(wǎng)絡(luò)： 二端網(wǎng)絡(luò)中含有電源二端網(wǎng)絡(luò)：若一個(gè)電路只通過兩個(gè)輸出端與外電路 相聯(lián)，則該電路稱為“二端網(wǎng)絡(luò)”。ABAB有源二端網(wǎng)絡(luò)R注意：“等效”是指對(duì)端口外等效核心內(nèi)容：有源二端網(wǎng)絡(luò)用電壓源模型等效。 RO+_RE等效電壓源的內(nèi)阻（R0）等于有

7、源二端網(wǎng)絡(luò)除源后相應(yīng)的無源二端網(wǎng)絡(luò)的等效電阻。（除源：電壓源短路，電流源斷路）等效電壓源的電動(dòng)勢(shì)（E）等于有源二端網(wǎng)絡(luò)的開路電壓U0；有源二端網(wǎng)絡(luò)R有源二端網(wǎng)絡(luò)AB相應(yīng)的無源二端網(wǎng)絡(luò)ABABER0+_RAB已知：R1=20 、 R2=30 R3=30 、 R4=20 E=10V求：當(dāng) R5=10 時(shí)，I5=?R1R3+_R2R4R5EI5R5I5R1R3+_R2R4E等效電路有源二端網(wǎng)絡(luò)例第一步：求開端電壓U0第二步：求輸入電阻 R0U0R1R3+_R2R4EABCDCR0R1R3R2R4ABD=2030 +3020=24+_ER0R5I5等效電路R5I5R1R3+_R2R4E第三步：求未知電

8、流 I5+_ER0R5I5E = U0 = 2VR0=24時(shí)求：U=?4 4 505 33 AB1ARL+_8V_+10VCDEU例第一步：求開端電壓U0。_+4 4 50AB+_8V10VCDEU01A5 此值是所求結(jié)果嗎？第二步：求輸入電阻 R0。R04 4 505 AB1A+_8V_+10VCDEU044505第二步：求輸入電阻 R0。R04 4 505 AB1A+_8V_+10VCDEU044505第三步：求解未知電壓+_ER0579V33第二節(jié)電路的暫態(tài)過程暫態(tài)過程：是指電路中的電壓（或電流）從一個(gè)穩(wěn)定狀態(tài)變到另一個(gè)穩(wěn)定狀態(tài)的過程。其特征是電壓（或電流）的數(shù)值是一個(gè)隨著時(shí)間在變化的物

9、理量。1.充電充電回路方程：代入電流與電容的定義公式，再加上初始條件 時(shí) 可得電容兩端電壓時(shí)間常數(shù)對(duì)充電快慢的影響充電電流大小表示2.放電回路放電回路方程：對(duì)于電容器有對(duì)于電容器初始條件有t=0時(shí)，uC=E電容放電時(shí)，得電壓與電流分別為：電容器充放電flash動(dòng)畫演示第三節(jié)交流電路幾個(gè)名詞：直流電(direct current ,DC)交流電(alternate current,AC)正弦交流電1.正弦交流電正弦交流電的函數(shù)表達(dá)式交弦交流電的三要素：幅值Um角頻(或頻率）（f）初位相（）有效值與幅值之間的關(guān)系2.RLC在交流電路中的特性2.1純電阻電路結(jié)論：電阻在交流電路中也符合歐姆定律。i與

10、u同相位。2.2純電容電路結(jié)論：電容用容抗XC表示后，電容在交流電路中也符合歐姆定律。i比u超前90。其中稱為容抗2.3純電感電路結(jié)論：電感用感抗XL表示后，在交流電路中也符合歐姆定律。u比i超前90。其中稱為感抗3.RLC串聯(lián)電路及其諧振IRIXLIXCOIUXLIXCZ：為交流電路的總阻抗Xl-Xc：稱為電抗。3.相位角名詞：諧振當(dāng)XL=XC時(shí)，U與I同相，電路呈純電阻性。Z有最小值R。諧振頻率特征：Z=R，且最小，=0，UL與UC反相。4.RLC并聯(lián)電路及其諧振ICILOUCIL諧振條件：ILIC總電流：諧振時(shí)，I0，Z特征：Z=為最大，總電流為零。5.RC串聯(lián)電路IURUCUORC可見：總阻抗，分壓比等都隨頻率而變化。第四節(jié)常用濾波電路濾波器（filter）：就是一種使有用信號(hào)通過，而使無用信號(hào)被消除或衰減的電子電路。在生物醫(yī)學(xué)信號(hào)中，主要是用來濾除各種影響生物信號(hào)的干擾信號(hào)，尤其是z工頻干擾信號(hào)。主要有低通、高通、帶通與帶阻