189433. lajstromszámú szabadalom • Szélessávú biopotenciál erősítő
1 189 433. 2 A feladat megoldására olyan szélessávú biopotenciál erősítőt hoztunk létre, amelynek két, n tranzisztor fokozatot tartalmazó erősítő egysége, két kábelkapacitást kompenzáló fokozata, valamint differenciálerősítője van, ahol mindkét erősítő egy- 5 ségben az n tranzisztorfokozat bemenetei egymással össze vannak kötve és a kábelkapacitást kompenzáló fokozatok kimenetei a kábelerek megfelelő árnyékoló köpenyére annak csatlakoztatva. A találmány szerint a szélessávú biopotenciál erősítő 10 két áramösszegező fokozattal, azonos fázisú jel kiválasztó áramkörrel, műveleti erősítővel, két csatoló ellenállással, két áramelvezető ellenállással, viszszacsatoló ellenállással és szimmetrizáló ellenállással, valamint stabilizált feszültségforrással van el-15 látva. Mindkét erősítő egységben az a tranzisztorfokozat kimenetei egymással és a megfelelő áramösszegző fokozat első bemenetével vannak összekötve, az áramösszegző fokozatok kimenetei az azonos fázisú jelkiválasztó áramkör, valamint a 20 differenciálerősítő megfelelő bemenetéivel vannak összekötve. Az azonos fázisú jelkiválasztó áramkör kimenete a műveleti erősítő első bemenetére van csatlakoztatva, amelynek második bemenete a stabilizált feszültségforrás második kimenetére van 25 vezetve, míg a stabilizált feszültségforrás első kimenete az áramelvezető ellenállásokon keresztül az áramösszegező fokozatok első bemeneteire van vezetve. A stabilizált feszültségforrás harmadik kimenete az áramösszegező fokozatok munkapontját 30 beállító bemenetével van összekötve. A műveleti erősitö kimenete egy-egy csatoló ellenálláson keresztül a kábelkapacitást kompenzáló fokozatok bemenetére, valamint a megfelelő erősítő egységek második bemenetére van csatlakoztatva. Az első 35 erősítő egység második bemenete visszacsatoló ellenálláson keresztül a differenciál erősítő kimenetére van vezetve, míg a második erősítő egység második bemenete a szimmetrizáló ellenálláson keresztül a szélessávú biopotenciál erősítő földjére van csatla- 40 koztatva. Előnyös, ha az erősítő egységek tranzisztorfokozatai FET-tranzisztorral, valamint annak emitteréhez csatlakoztatott párhuzamos kapcsolású RC- taggal vannak kialakítva. 45 Ilymódon az eddig ismert megoldásoktól eltérően - a találmány szerinti megoldásban megvalósul az áramösszegzés elve. Az áramösszegező fokozatok beiktatása - amely fokozatok közös bázisú bipoláris tranzisztorokkal felépülő erősítő fokoza- 50 tok vagy áramösszegzésen alapuló műveleti erősítők - lehetővé teszi az összegező ellenállások elhagyását mindkét erősítő egységből, illetve kollektor ellenállások elhagyását is. így egyszerűbbé válik a rendszer és lehetővé teszi az első fokozat erősítési 55 tényezőjének n-nel való arányos növelését, ami viszont lényegesen csökkenti az első fokozat ellenállásai termikus zajának hatását és az erősítő többi fokozatai által keltett zajt. Az áramelvezető ellenállások alkalmazása biztosítja az áramösszegező fokozatok kis áramértékek 6 melletti működését bármely n érték mellett, ami csökkenti az ezen fokozatok által keltett zaj hatását. A műveleti erősítő és az azonos fázisú jelkiválasztó áramkör alkalmazása erősítő elemek egyenáramú beállítására a hagyományos áramgenerátorok helyett - lehetővé teszi egyrészt azt, hogy a bemenő azonos fázisimpedancia és a bemenő kapacitás ne a párhuzamosan kapcsolt fokozatok számától függjön (ugyanis az azonosfázisú jel visszacsatolása miatt itt történik meg az összegező azonos fázisú bemenő kapacitás semlegesítése), másrészt azt, hogy a differenciáló jel visszacsatoló áramkör segítségével az ilyen szélessávú biopotenciál erősítő közös negatív visszacsatolással rendelkezik, ami biztosítja a differenciáló bemeneti kapacitás semlegesítését és az erősítőt a bemenő fokozatok párhuzamos kapcsolásával precízióssá teszi a 2 Hz-10 kHz üzemi frekvenciatartományban: n = 10, akkor a találmány szerinti erősítő háromszor kisebb zajszinttel és hatszor kisebb bemenő kapacitással rendelkezik az eddig ismert megoldáshoz képest. Itt kell megjegyezni, hogy a találmány szerinti megoldásban a zajtulajdonságok széles frekvenciasávban n növelésével javulnak, míg a technika állásához tartozó megoldásnál ugyanezek a tulajdonságok rosszabbodnak az összegező áramkör termikus zajának következtében. A találmányt részletesen előnyös kiviteli példák kapcsán rajz segítségével ismertetjük, ahol az 1. ábra a találmány szerinti szélessávú biopotenciál erősítő tömbvázlatát, míg a 2. ábra az 1. ábra szerinti biopotenciál erősítő elvi kapcsolási rajzát ismerteti. A találmány szerinti szélessávú biopotenciál erősítő (1. ábra) két 1, 2 erősítő egységgel van ellátva, amelyeknek kimenetei egy-egy 3, 4 áramösszegező fokozat megfelelő bemenetére, valamint egy-egy 5, 6 áramelvezető ellenálláson keresztül 7 stabilizált feszültségforrás első kimenetére vannak csatlakoztatva. A 3, 4 áramösszegző fokozatok kimenete 8 azonos fázisú jel kiválasztó áramkör, valamint 16 differenciálerősítő megfelelő bemenetével van öszszekötve. A 8 azonos fázisú jel kiválasztó áramkör kimenete 9 műveleti erősítő első bemenetére van vezetve. A 9 műveleti erősítő kimenete egy-egy 10,11 csatoló ellenálláson keresztül megfelelő 12, 13 kábelkapacitás kompenzáló fokozat bemenetére, valamint a megfelelő 1,2 erősítő egység második bemenetére van kapcsolva. A 12,13 kábelkapacitás kompenzáló fokozat kimenete megfelelő kábelér 14, 15 árnyékoló köpenyére van csatlakoztatva. A 16 differenciálerősítő kimenete és az első 1 erősítő egység második bemenete közé 17 visszacsatoló ellenállás van beiktatva, míg a második 2 erősítő egység második bemenete és a szélessávú biopotenciál erősítő földje között 18 szimmetrizáló ellenállás van kapcsolva. A 7 stabilizált feszültségforrásnak három kimenete van, amelyek közül az első kimenete egy-egy 5,6 áramelvezető ellenálláson keresztül a megfelelő 3, 4 áramösszegző fokozat bemenetére, második kimenete a 9 műveleti erősítő második bemenetére, végül harmadik kimenete megfelelő 3, 4 áramöszszegző fokozat munkapontját beállító bemenetére van vezetve. Mindegyik 1,2 erősítőegység (2. ábra) n tranzisztorfokozattal van kialakítva, amely mindegyike 19 FET tranzisztort és a FET tranzisztor emitterére 3
