Расчет кардиографа (стр. 2 из 3)
На схеме DD1 выполнен шифратор номера кода отведения, подаваемая на схему сравнения кодов DD2. На другие входы этой схемы поступает непрерывно изменяющийся код номера отведений КНО. При совпадении этих кодов на входе DD2 появляются импульсы, отпирающие клапаны DD3, на которые подается параллельный входной код DI (date input) с входа АЦП. Для выбора необходимого элемента ЭКГ применена вторая группа логических схем DD4. на нее подаются импульсы необходимого элемента через переключатель S1.
Таким образом, на входе схемы появляется параллельный цифровой код D0 (date output) выбранного участка ЭКГ по заданному номеру ответвления.
Таблица 2.1
| Схема | Используемая микросхема | Функциональное назначение |
| DD1 | К555ИВ3 | Приоритетный шифратор 10-4. |
| DD2 | 564ИП2 | Четырехразрядный компаратор. |
| DD3 | КР530ЛИ1 | Четыре логических элемента 2И |
| DD4 | КР530ЛИ1 | Четыре логических элемента 2И. |
Рисунок 2.2 - Микросхемы К555ИВ3, 564ИП2, КР530ЛИ1
Основные электрические параметры микросхем:
К555ИВ3
U0вых ≤ 0,5 В,
U1вых ≥ 2,7 В,
I0вх≤ - 0,4 мА,
I 1вх≤ 0,02 мА,
I0пот≤ 20 мА,
I1пот≤ 17 мА,
t1,0здр ≤ 29 нс,
t0,1здр ≤ 36 нс.
564ИП2
U0вых ≤ 0,5 В,
U1вых ≥ 2,7 В,
I0вх ≤ - 2 мА,
I 1вх ≤ 0,05 мА,
I0пот ≤ 32 мА,
I1пот ≤ 57мА,
t1,0здр ≤ 5 нс,
t0,1здр ≤ 4,5 нс.
КР530ЛИ1
U0вых ≤ 0,5 В,
U1вых ≥ 2,5 В,
I0вх ≤ - 2 мА,
I 1вх ≤ 0,05 мА,
I0пот≤ 32 мА,
I′пот≤ 57мА,
t1,0здр ≤ 7,5 нс,
t0,1здр ≤ 7 нс.
2.2 Расчёт фильтров НЧ И ВЧ
2.2.1 Рассчитаем фильтр низких частот Баттерворта третьего порядка с данными параметрами
R1 = R2 = R3 = R = 11 (кОм); R4 = 22 (кОм); fв = 200 (Гц)
Рисунок 2.3 - Фильтр нижних частот Баттерворта третьего порядка
Рисунок 2.4 - АЧХ фильтра нижних частот
Вычислим ёмкость:
; 
; 
2.2.2 Рассчитаем фильтр верхних частот Баттерворта третьего порядка с данными параметрами:
C1 = С2 = С3 = 11000 (пФ); С4 =
= 5500 (пФ); 
Рисунок 2.5 - Фильтр верхних частот Баттерворта третьего порядка
Рисунок 2.5 - АЧХ фильтра верхних частот
Формулы для реактивных элементов:
; 
; 
2.3 Входной усилитель (на операционном усилителе)
Предварительный входной усилитель с использованием ОУ:
UВХ = 2 мВ,
RВЫХ = 1 кОм,
RВХ = 500 кОм,
UПИТ =
В,UВЫХ = 1 В
Предварительный усилитель с заданными входными и выходными параметрами можно спроектировать, исходя из справочных данных, на микросхеме широкого применения К140УД1А с дополнительной стабилизацией напряжения питания до 
, и используя схему инвертирующего усилителя.
Принципиальная электрическая схема приведена на рис.2.1
Рисунок 2.6 - Принципиальная электрическая схема каскада усиления на ОУ
Входное сопротивление инвертирующего усилителя на ОУ всегда выше внутреннего сопротивления ОУ и реально равно:
где
- внутреннее сопротивление микросхемы, 
- коэффициент передачи обратной связи ( 
), 
- коэффициент усиления микросхемы без обратной связи.Для микросхемы К140УД1А (из справочника):
; 
Отсюда,
усилительного каскада равно: 
Для получения заданного входного сопротивления (500 КОм), вход усилителя нужно зашунтировать сопротивлением R3 (подключить параллельно входу). Тогда
будет равно: 
Выбирая R2 = 1100 КОм (1.1 МОм)
Выходное сопротивление реального усилительного каскада всегда меньше выходного сопротивления микросхемы:
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 V1и 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:
