МПАСиК_1сем_л_678 (Всё по 2 лабораторной работе)

Математическая модель УБТС ЭФИ.
Определение границ динамического диапазона.
Бюджет помех УБТС ЭФИ, определяющих нижнюю границу ДД.
1. Мультипликативные помехи, обусловленные СЭК.
Допущения: Uc>0, все остальные источники напряжения и тока равны нулю.
U вх. ус (K u  K min ) U c
U вх. ус K u U c
K u 
z эк 
K u
z эк
z эк
Rэк
j w Rэк Cэк  1

Математическая модель УБТС ЭФИ.
Определение границ динамического диапазона.
1. Мультипликативные помехи, обусловленные СЭК.
K u 
K
zвх.э

,
z эк ( zбтэ  z эк  zвх.э ) 2
K u z эк

Rэк
z эк Rэк
для
zвх.э  zбтэ  z эк
,
K
1
,

z эк
zвх.э
z эк
j w Rэк Cэк
1


Rэк
j w Rэк Cэк  1 ( j w Rэк Cэк  1) 2 ,
Для fпом=10 Гц, Rэк=104 Ом, Сэк=10-7 Ф ,
Rэк
K u 
zвхэ
j w Rэк Cэк  1 ,
z эк
1 ,
Rэк

Математическая модель УБТС ЭФИ.
Определение границ динамического диапазона.
1. Мультипликативные помехи, обусловленные СЭК.
Для ΔRэк=104 Ом, Uc=5*10-3 В , Zвхэ=10 МОм
K u 
Rэк
10  3
zвхэ
U вх. ус K u U c 5 10  6
В.
Влияние мультипликативных помех на форму сигнала.
Во временной области
В частотной области
(свертка спектров)
Rэк (t )
U вх. ус (t ) 
U c (t )
zвхэ
U ( w) вх. ус
1

zвх.э 2
wn
U
с
( wn ) Rэк ( w  wn )dwn
 wn
Где Uc(wn), ΔRэк(w) – спектральные плотности соответственно сигнала
и сопротивления ΔRэк , wn – круговая частота мультипликативной помехи.

Математическая модель УБТС ЭФИ.
Определение границ динамического диапазона.
Влияние мультипликативных помех на форму сигнала.
Временная область
110
0.0015
3
1.46510
5 10
ЭКГ
Частотная область
3
0.001
4
U0w j
U0i
5 10
4
0
8.3210
 210
7
0
4
5 10
4
0
50
100
0
150
200
250
i
0
300
20
40
60
0
80
100
j
120
140
128
255
1
2
1
1.594
1.5
Помеха
dKi 0.5
dKw j
1
0.5
 3
4.58710
0
0
0
0
0
50
100
150
i
200
250
300
255
0
0
50
100
j
150
128

Математическая модель УБТС ЭФИ.
Определение границ динамического диапазона.
Влияние мультипликативных помех на форму сигнала.
0.0015
0.0015
3
3
1.46410
1.04610
0.001
0.001
Zвхэ=10 Ом
4
U0i
U0i dUi
4
5 10
U0i
U0i dUi
0
0
4
4
 2.78210
5 10
 2.07810
4
0
50
100
0
150
200
250
i
5 10
300
0
0.0015
0.001
150
200
250
i
300
255
3
0.001
Zвхэ=10 Ом
6
4
5 10
U0i
U0i  dUi
Zвхэ=107 Ом
4
5 10
0
0
4
5 10
100
0.0015
110
 2.00810
50
0
3
U0i dUi
4
255
1.00510
U0i
Zвхэ=105 Ом
4
5 10
 2.00110
4
0
0
50
100
150
i
200
250
300
255
4
5 10
4
0
0
50
100
150
i
200
250
300
255
Для уменьшения амплитуды мультипликативной помехи необходимо
увеличивать входное сопротивление входных каскадов и уменьшать Ск.

Математическая модель УБТС ЭФИ.
Определение границ динамического диапазона.
2. Аддитивные помехи, обусловленные СЭК.
Допущения: Uп.вн>0, все остальные источники напряжения и тока равны нулю.
U вх. ус (K u  K min ) U п.вн
U п.ад. K min U п.вн
U п. м K u U п.вн
Аддитивная составляющая помехи, где
K min 1  K u max
Мультипликативная составляющая помехи.

Математическая модель УБТС ЭФИ.
Определение границ динамического диапазона.
Влияние мультипликативной составляющей узкополосной помехи 50 Гц
на форму сигнала.
U вх. ус K u U п.вн
U п.вн. U 0 cos( w t )
0.6
0.5
0.05
0.04
0.4
U0w j
UUwl
0.02
0.2
5
0
4.05510
0
0
0
20
40
60
j
80
100
100
0
0
0
20
40
60
l
80
100
100

Математическая модель УБТС ЭФИ.
Определение границ динамического диапазона.
Влияние мультипликативной составляющей узкополосной помехи 50 Гц
на форму сигнала.
6 10
5
5
Спектр помехи после
Фурье-фильтра.
Zвх.э=107 Ом.
Uп.вн=1 В.
4.66510
4 10
5
2 10
5
UUw l
0
0
0
20
40
60
0
0.006
80
l
100
100
3
4.17510
0.004
UU1i U00ik2 0.002
0
4
 9.71910
0.002
0
0
50
100
150
i
200
250
300
255
Для уменьшения влияния
мультипликативной
составляющей
узкополосной помехи
на форму сигнала
необходимо увеличивать
Zвх.э. и уменьшать
амплитуду помехи.

Математическая модель УБТС ЭФИ.
Определение границ динамического диапазона.
Влияние аддитивной составляющей узкополосной помехи Е пол.
на форму сигнала.
Допущения: Епол.>0, все остальные источники напряжения и тока равны нулю.
U вх. ус (K u  K min ) Eпол .
U вх. ус K min Eпол .
0.251
Аддитивная составляющая напряжения
поляризации приводит к насыщению
входных усилителей.
0.2
U0i
U0i 0.25
0.1
0
4
 210
0.1
0
0
50
100
150
i
200
250
300
255

Математическая модель УБТС ЭФИ.
Определение границ динамического диапазона.
Влияние мультипликативной составляющей узкополосной помехи Е пол.
на форму сигнала.
U вх. ус (K u  K min ) Eпол.
U п. м K u Eпол .
Zвх.э=107 Ом, ΔRэк= 103 Ом.
4 10
3.85510
4
0.0015
3
4
1.22710
0.001
U0i
dUw l 2 10 4
U0i dUi
5 10
4
0
1.10910
4
6
 210
0
5 10
0
0
20
40
60
l
80
100
100
4
0
0
50
100
150
i
200
250
300
255