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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2

1.3 医学电子仪器的设计4

1.4 医学测量仪器中的噪声、干扰与误差5

1.4.1 干扰及其抑制5

1.4.2 电路噪声7

1.5 本课程的学习方法和要求11

思考题与习题11

第2章 传感器与接口电路13

2.1 概述13

2.2 热电阻的接口电路16

2.3 电容传感器的接口电路18

2.3.1 电容传感器桥式接口电路18

2.3.2 电容传感器谐振式接口电路19

2.3.3 电容传感器调频式接口电路19

2.3.4 电容传感器运算式接口电路20

2.3.5 电容传感器二极管双T型交流电桥接口电路20

2.3.6 电容传感器脉冲宽度调制电路21

2.4 电涡流式传感器的接口电路22

2.5 电位器式传感器的接口电路23

2.6 差动变压器式传感器的接口电路24

2.7 压阻式压力传感器接口电路26

2.8 压电晶体传感器的接口电路27

2.9 光电二极管（光电池）的接口电路28

2.9.1 工作原理28

2.9.2 光电二极管的接口电路30

2.10 现代智能型传感器举例30

2.10.1 摄氏温度集成传感器LM4531

2.10.2 加速度传感器ADXL50和ADXL0533

2.10.3 霍尔效应集成电路39

2.10.4 集成化的光电传感器OTP10139

思考题与习题41

第3章 信号放大42

3.1 概述42

3.1.1 集成运算放大器的主要直流参数43

3.1.2 集成运算放大器的主要交流参数47

3.2 同相放大器49

3.3 反相放大器51

3.4 基本差动放大器51

3.5 仪用放大器53

3.6 可变增益放大器55

3.7 隔离放大器56

思考题与习题58

第4章 信号滤波60

4.1 引言60

4.2 滤波器的主要特性指标61

4.3 滤波器的传递函数与频率特性63

4.4 有源滤波器的设计65

4.4.1 滤波器的公式法设计65

4.4.2 滤波器的归一化设计74

4.4.3 滤波器的计算机辅助设计90

4.4.4 滤波器的类比设计94

思考题与习题94

第5章 信号运算96

5.1 引言96

5.2 加减运算电路96

5.2.1 加法运算电路96

5.2.2 减法运算电路97

5.3 对数与指数运算电路98

5.3.1 对数运算电路98

5.3.2 指数运算电路100

5.4 乘除与乘方、开方运算电路101

5.4.1 乘除运算电路101

5.4.2 乘方和开方运算电路103

5.5 微分与积分运算电路103

5.5.1 积分运算电路103

5.5.2 微分运算电路107

5.5.3 PID电路108

5.6 特征值运算电路113

5.6.1 采样／保持电路113

5.6.2 绝对值运算电路116

5.6.3 均值运算电路117

5.6.4 峰值运算电路118

5.6.5 有效值运算电路118

思考题与习题119

第6章 信号线性变换121

6.1 概述121

6.2 电压／电流变换器和电流／电压变换器122

6.2.1 电压／电流变换器122

6.2.2 电流／电压变换器125

6.3 波形变换126

6.3.1 三角波／正弦波的变换方法127

6.3.2 三角波或正弦波／方波的变换方法127

6.3.3 方波／三角波或正弦波的变换方法127

6.4 电压／频率变换与频率／电压变换128

6.4.1 电压／频率变换电路128

6.4.2 频率／电压变换电路130

思考题与习题131

第7章 信号非线性处理133

7.1 引言133

7.2 电压比较器133

7.2.1 比较器的输入电路134

7.2.2 比较器的反馈电路135

7.2.3 比较器的输出箝位136

7.3 限幅放大器138

7.4 死区电路139

思考题与习题141

第8章 模拟／数字转换与数字／模拟转换143

8.1 引言143

8.2 模／数转换器143

8.2.1 并行比较型模／数转换器143

8.2.2 逐次逼近比较型模／数转换器145

8.2.3 积分型模／数转换器146

8.2.4 压频变换型模／数转换器147

8.2.5 流水线型模／数转换器148

8.2.6 ∑-△型模／数转换器148

8.2.7 模／数转换器的选用152

8.3 数／模转换器153

8.3.1 数／模转换的原理153

8.3.2 DAC的主要性能158

8.3.3 专用集成DAC器件简介159

思考题与习题159

第9章 信号显示162

9.1 引言162

9.2 LED显示器162

9.2.1 LED显示器的工作原理与特点162

9.2.2 LED显示器的工作模式与接口电路163

9.3 LCD显示器165

9.3.1 LCD显示器的工作原理与特点165

9.3.2 LCD显示器的工作条件167

9.3.3 LCD显示器的静态显示模式167

9.3.4 LCD显示器的动态显示模式168

9.4 CRT显示技术169

9.4.1 CRT显示器的工作原理169

9.4.2 CRT字符显示器171

9.4.3 数字存储示波器173

思考题与习题176

第10章 功率驱动177

10.1 引言177

10.2 普通晶闸管177

10.2.1 工作原理177

10.2.2 伏安特性178

10.3 双向晶闸管179

10.3.1 基本结构179

10.3.2 伏安特性曲线180

10.3.3 触发方式181

10.4 晶闸管触发电路181

10.5 全控型器件181

10.5.1 电力晶体管GTR181

10.5.2 电力场效应晶体管MOSFET182

10.5.3 可关断晶闸管GTO183

10.6 固态继电器184

10.6.1 固态继电器分类184

10.6.2 交流固态继电器的原理185

10.6.3 直流固态继电器186

10.6.4 参数固态继电器187

10.7 功率控制电路188

10.7.1 导电角控制188

10.7.2 脉宽调制控制电路197

10.7.3 变频控制电路201

思考题与习题209

第11章 控制器件与控制电机210

11.1 控制器件与控制电机的基础知识210

11.2 接触器213

11.2.1 接触器结构和工作原理213

11.2.2 接触器的分类与型号214

11.2.3 交流接触器的基本参数215

11.2.4 交流接触器的应用举例216

11.3 继电器216

11.3.1 继电器的作用217

11.3.2 继电器的结构与符号217

11.3.3 继电器的分类218

11.3.4 电磁继电器的主要特性参数220

11.3.5 继电器的选用220

11.3.6 电磁继电器的驱动221

11.4 步进电机222

11.4.1 步进电机基本结构和工作原理222

11.4.2 步进电机的种类和基本参数224

11.4.3 步进电机的特性225

11.4.4 步进电机的驱动电路228

11.4.5 步进电机的细分驱动技术233

思考题与习题236

第12章 信号遥传238

12.1 概述238

12.2 遥传中的基本调制原理238

12.2.1 正弦波幅度调制及解调239

12.2.2 正弦波角度调制及解调242

12.2.3 脉冲调制及解调247

12.2.4 脉冲编码调制249

12.3 多路复用技术252

12.3.1 频分法多路复用技术252

12.3.2 时分法多路复用技术254

12.4 无线网络技术255

12.4.1 无线网络技术的优越性255

12.4.2 常用的几种无线网络技术255

12.4.3 与有线网络技术的差异256

思考题与习题257

第13章 生物医学信号检测259

13.1 引言259

13.2 生物电测量电极261

13.2.1 引导电极的种类261

13.2.2 生物电极的基本知识262

13.2.3 电极的电性能与等效电路263

13.2.4 微电极及其等效电路265

13.3 心电信号检测与心电图机267

13.3.1 心脏电传导系统和心电图267

13.3.2 心电图机的结构和功能268

13.3.3 标准导联系统269

13.3.4 心电检测中的干扰及其对策271

13.4 神经系统电信号检测与脑电图机276

13.4.1 神经系统概述276

13.4.2 神经系统的电活动277

13.4.3 脑电图术278

13.4.4 脑电图机系统282

13.5 生物电检测前置放大器的设计284

13.5.1 生物电检测前置放大器的要求284

13.5.2 生物电检测前置放大器的设计举例284

思考题与习题287

第14章 电疗与电刺激仪器289

14.1 基础知识289

14.2 直流电疗与离子导入仪器290

14.2.1 直流电疗的原理290

14.2.2 直流电疗设备与治疗方法292

14.2.3 直流电药物导入的原理293

14.2.4 直流电药物导入设备295

14.3 低频电疗仪器295

14.3.1 治疗原理296

14.3.2 低频电疗仪器举例303

14.4 中频电疗仪器305

14.4.1 中频电流的定义305

14.4.2 中频电流的生理作用和治疗作用305

14.4.3 中频电疗法的分类306

14.4.4 中频电疗仪器举例307

14.5 高频与微波电疗仪器308

14.5.1 高频与微波电疗原理308

14.5.2 高频与微波电疗仪器举例311

14.6 植入式电疗仪器314

14.6.1 心脏起搏器314

14.6.2 脑深部刺激器320

思考题与习题325

第15章 生物电检测仪器327

15.1 引言327

15.2 12导联高速心电图机329

15.2.1 系统结构与硬件电路330

15.2.2 数字心电信号处理336

15.2.3 基于TMS320F2812的嵌入式软件339

15.3 动态脑电地形图仪340

15.3.1 动态脑电图记录盒341

15.3.2 脑电前置放大器341

15.3.3 接触阻抗检测电路342

15.3.4 大容量存储CF卡的接口343

15.4 肌电诱发电位测量仪343

15.4.1 硬件设计343

15.4.2 软件设计346

思考题与习题347

第16章 医学图像仪器349

16.1 引言349

16.2 B型超声成像仪器349

16.2.1 扫描原理349

16.2.2 超声回波信号的处理方法352

16.2.3 系统构成353

16.2.4 B型超声成像的分辨率354

16.2.5 B型超声成像仪器中的关键电路355

16.2.6 超声成像仪器的发展361

16.3 X射线数字化成像与X-CT系统365

16.3.1 X射线数字化成像与X-CT的基本原理366

16.3.2 数字X射线成像与X-CT系统及其关键电路371

16.3.3 数字X射线成像与X-CT系统的发展375

16.4 核磁共振成像系统376

16.4.1 核磁共振成像的基本原理376

16.4.2 核磁共振成像系统的构成与关键电路377

16.4.3 核磁共振成像系统的发展382

思考题与习题382

第17章 医用电子仪器的电气安全与认证384

17.1 概述384

17.2 医疗仪器与设备的电气安全385

17.2.1 电能的危害与电流的生理效应385

17.2.2 电击及其防止389

17.3 安全新问题390

17.3.1 婴儿培养箱390

17.3.2 核磁共振成像系统中的椅子390

17.3.3 THERAC-25型治疗仪391

17.3.4 谁谋杀了患者392

17.3.5 维护与使用不当393

17.3.6 手术台上的火光393

17.4 医学仪器的监管与认证394

17.4.1 医疗器械的分类与管理394

17.4.2 医疗器械的注册395

17.4.3 医疗器械的监管396

17.4.4 医疗器械生产、经营和使用的审批396

思考题与习题397

附录A 国家标准9706简介（节选）398