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第1章 概述1

1.1 电子学在生命科学与医学中的作用1

1.2 医学电子仪器的一般结构3

1.3 医学电子仪器的设计5

1.4 医学测量仪器中的噪声、干扰与误差7

1.4.1 干扰及其抑制7

1.4.2 电路噪声9

1.4.3 人体内部的噪声与人机界面的噪声13

1.5 医学测量电子仪器的整体设计15

1.6 本课程的学习方法和要求16

思考题与习题16

第2章 传感器与接口电路18

2.1 概述18

2.2 热电阻的接口电路22

2.3 电容传感器的接口电路24

2.3.1 电容传感器桥式接口电路25

2.3.2 电容传感器谐振式接口电路25

2.3.3 电容传感器调频式接口电路26

2.3.4 电容传感器运算式接口电路27

2.3.5 电容传感器二极管双T型交流电桥接口电路28

2.3.6 电容传感器脉冲宽度调制电路28

2.4 电涡流式传感器的接口电路29

2.5 电位器式传感器的接口电路32

2.6 差动变压器式传感器的接口电路32

2.7 压阻式压力传感器接口电路35

2.8 压电晶体传感器的接口电路36

2.9 光电二极管（光电池）的接口电路37

2.9.1 工作原理38

2.9.2 光电二极管的接口电路39

2.10 电化学生物传感器40

2.10.1 电位法电化学生物传感器（离子电极）接口电路41

2.10.2 电流法电化学生物传感器接口电路43

2.11 现代智能型传感器举例44

2.11.1 摄氏温度集成传感器LM4545

2.11.2 加速度传感器ADXL50和ADXL0548

2.11.3 霍尔效应集成电路55

2.11.4 集成化的光电传感器OTP10156

思考题与习题57

第3章 信号放大59

3.1 概述59

3.1.1 集成运算放大器的主要直流参数60

3.1.2 集成运算放大器的主要交流参数65

3.2 同相放大器68

3.3 反相放大器70

3.4 基本差动放大器71

3.5 仪用放大器73

3.6 可变增益放大器76

3.7 隔离放大器77

思考题与习题80

第4章 信号滤波81

4.1 引言81

4.2 滤波器的主要特性指标83

4.3 滤波器的传递函数与频率特性85

4.4 有源滤波器的设计87

4.4.1 滤波器的公式法设计88

4.4.2 滤波器的归一化设计99

4.4.3 滤波器的计算机辅助设计117

4.4.4 滤波器的类比设计122

思考题与习题123

第5章 信号运算125

5.1 引言125

5.2 加减运算电路125

5.2.1 加法运算电路126

5.2.2 减法运算电路126

5.3 对数与指数运算电路127

5.3.1 对数运算电路127

5.3.2 指数运算电路129

5.4 乘除与乘方、开方运算电路130

5.4.1 乘除运算电路131

5.4.2 乘方和开方运算电路133

5.5 微分与积分运算电路133

5.5.1 积分运算电路133

5.5.2 微分运算电路137

5.5.3 PID电路138

5.6 特征值运算电路144

5.6.1 采样／保持电路145

5.6.2 绝对值运算电路148

5.6.3 均值运算电路149

5.6.4 峰值运算电路149

5.6.5 有效值运算电路150

思考题与习题151

第6章 信号线性变换153

6.1 概述153

6.2 电压／电流变换器（VCC）和电流／电压变换器（CVC）154

6.2.1 电压／电流变换器（VCC）154

6.2.2 电流／电压变换器（CVC）157

6.3 波形变换159

6.3.1 三角波／正弦波的变换方法160

6.3.2 三角波或正弦波／方波的变换方法160

6.3.3 方波／三角波或正弦波的变换方法160

6.4 电压／频率变换与频率／电压变换161

6.4.1 电压／频率变换电路161

6.4.2 频率／电压变换电路164

思考题与习题165

第7章 信号非线性处理168

7.1 引言168

7.2 电压比较器168

7.2.1 比较器的输入电路169

7.2.2 比较器的反馈电路170

7.2.3 比较器的输出箝位172

7.3 限幅放大器174

7.4 死区电路176

思考题与习题177

第8章 模／数转换与数／模转换179

8.1 引言179

8.2 模／数转换器179

8.2.1 并行比较型模／数转换器180

8.2.2 逐次逼近比较型模／数转换器181

8.2.3 积分型模／数转换器182

8.2.4 压频变换型模／数转换器185

8.2.5 流水线型模／数转换器185

8.2.6 ∑—△型模／数转换器186

8.2.7 模／数转换器的选用190

8.3 数／模转换（DAC）器192

8.3.1 DAC的原理192

8.3.2 DAC的主要性能197

8.3.3 专用集成DAC器件简介199

思考题与习题199

第9章 信号显示202

9.1 引言202

9.2 1ED显示器202

9.2.1 LED显示器的工作原理与特点202

9.2.2 LED 示器的工作模式与接口电路203

9.3 LCD显示器207

9.3.1 LCD显示器的工作原理与特点207

9.3.2 LCD显示器的工作条件209

9.3.3 LCD显示器的静态显示模式210

9.3.4 LCD显示器的动态显示模式210

9.4 CRT显示技术211

9.4.1 CRT显示器的工作原理211

9.4.2 CRT字符显示器215

9.4.3 数字存储示波器216

思考题与习题220

第10章 功率驱动221

10.1 引 言221

10.2 普通晶闸管（单向可控硅）222

10.2.1 工作原理222

10.2.2 伏安特性223

10.3 双向晶闸管（双向可控硅）224

10.3.1 基本结构224

10.3.2 伏安特性曲线224

10.3.3 触发方式226

10.4 晶闸管触发电路227

10.5 全控型器件227

10.5.1 电力晶体管GTR227

10.5.2 电力场效应晶体管MOSFET228

10.5.3 可关断晶闸管GTO230

10.6 固态继电器231

10.6.1 固态继电器分类231

10.6.2 交流固态继电器的原理232

10.6.3 直流固态继电器233

10.6.4 参数固态继电器234

10.7 功率控制电路236

10.7.1 导电角控制236

10.7.2 脉宽调制（PWM）控制电路247

10.7.3 变频控制电路254

思考题与习题263

第11章 控制器件与控制电机264

11.1 控制器件与控制电机的基础知识264

11.2 接触器268

11.2.1 接触器结构和工作原理268

11.2.2 接触器的分类与型号270

11.2.3 交流接触器的基本参数271

11.2.4 交流接触器的应用举例272

11.3 继电器273

11.3.1 继电器的作用273

11.3.2 继电器的结构与符号274

11.3.3 继电器的分类276

11.3.4 电磁继电器的主要特性参数278

11.3.5 继电器的选用278

11.3.6 电磁继电器的驱动279

11.4 步进电机281

11.4.1 步进电机基本结构和工作原理281

11.4.2 步进电机的种类和基本参数283

11.4.3 步进电机的特性284

11.4.4 步进电机的驱动电路288

11.4.5 步进电机的细分驱动技术294

思考题与习题298

第12章 信号遥传300

12.1 概述300

12.2 遥传中的基本调制原理301

12.2.1 正弦波幅度调制及解调301

12.2.2 正弦波角度调制及解调305

12.2.3 脉冲调制及解调312

12.2.4 脉冲编码调制（PCM）314

12.3 多路复用技术318

12.3.1 频分法多路复用技术319

12.3.2 时分法多路复用技术320

12.4 无线网络技术322

12.4.1 无线网络技术的优越性322

12.4.2 常用的几种无线网络技术322

12.4.3 与有线网络技术的差异323

思考题与习题324

第13章 生物医学信号检测327

13.1 引言327

13.2 生物电测量电极331

13.2.1 引导电极的种类331

13.2.2 生物电极基本知识331

13.2.3 电极的电性能与等效电路333

11.2.4 微电极及其等效电路336

13.3 心电信号检测与心电图机337

13.3.1 心脏电传导系统和心电图337

13.3.2 心电图机的结构和功能339

13.3.3 标准导联系统341

13.3.4 心电检测中的干扰及其对策343

13.4 神经系统电信号检测与脑电图机350

13.4.1 神经系统概述350

13.4.2 神经系统的电活动350

13.4.3 脑电图术351

13.4.4 脑电图机系统356

13.5 生物电检测前置放大器的设计359

13.5.1 生物电检测前置放大器的要求359

13.5.2 生物电检测前置放大器的设计举例359

13.6 集成生物电检测芯片——AFE362

13.6.1 ADAS1000系列心电AFE363

13.6.2 用于脉搏血氧仪的集成模拟前端AFE4490383

思考题与习题390

第14章 电疗与电刺激仪器393

14.1 基础知识393

14.2 直流电疗与离子导入仪器394

14.2.1 直流电疗的原理394

14.2.2 直流电疗设备与治疗方法398

14.2.3 直流电药物导入的原理399

14.2.4 直流电药物导入设备401

14.3 低频电疗仪器401

14.3.1 治疗原理402

14.3.2 低频电疗仪器举例411

14.4 中频电疗仪器414

14.5 高频与微波电疗仪器418

14.5.1 高频与微波电疗原理418

14.5.2 高频与微波电疗仪器举例422

14.6 植入式电疗仪器425

14.6.1 心脏起搏器425

14.6.2 脑深部刺激器432

思考题与习题440

第15章 生物电检测仪器442

15.1 引 言442

15.2 12导高速心电图机446

15.2.1 系统结构与硬件电路447

15.2.2 数字心电信号处理454

15.2.3 基于TMS320F2812的嵌入式软件458

15.3 动态脑电地形图仪458

15.3.1 动态脑电图记录盒460

15.3.2 脑电前置放大器461

15.3.3 接触阻抗检测电路462

15.3.4 大容量存储CF卡的接口463

15.4 肌电诱发电位测量仪463

15.4.1 硬件设计464

15.4.2 软件设计467

思考题与习题468

第16章 医学图像仪器470

16.1 引 言470

16.2 B型超声成像仪器470

16.2.1 扫描原理471

16.2.2 超声回波信号的处理方法474

16.2.3 系统构成475

16.2.4 B型超声成像的分辨率477

16.2.5 B型超声成像仪器中的关键电路479

16.2.6 超声成像仪器的发展487

16.3 X射线数字化成像与X-CT系统491

16.3.1 X射线数字化成像与X-CT的基本原理492

16.3.2 数字X射线成像与X-CT系统及其关键电路499

16.3.3 数字X射线成像与X-CT系统的发展504

16.4 核磁共振成像系统505

16.4.1 核磁共振成像的基本原理505

16.4.2 核磁共振成像系统的构成与关键电路507

16.4.3 核磁共振成像系统的发展512

思考题与习题513

第17章 医用电子仪器的电气安全与认证515

17.1 概述515

17.2 医疗仪器与设备的电气安全516

17.2.1 电能的危害与电流的生理效应516

17.2.2 国家标准9706简介521

17.2.3 电击及其防止551

17.3 安全新问题554

17.3.1 婴儿培养箱554

17.3.2 核磁共振成像系统中的椅子555

17.3.3 THERAC-25型治疗仪555

17.3.4 谁谋杀了患者557

17.3.5 维护与使用不当558

17.3.6 手术台上的火光559

17.4 医学仪器的监管与认证560

17.4.1 医疗器械的分类与管理560

17.4.2 医疗器械的注册561

17.4.3 医疗器械的监管562

17.4.4 医疗器械生产、经营和使用的审批562

思考题与习题564