Biomedical Electronics Biomedical Amplifiers EEET0470 Biomedical Electronics Biomedical Amplifiers Part : 2 สุริยา วิทยาประดิษฐ์ suriya@mut.ac.th w.suriya@yahoo.co.th Mobile : 089-788-6242 082-707-3375

วัตถุประสงค์ การใช้ออปแอมป์ในการขยายสัญญาณ Copyright © S.Witthayapradit 2012 การใช้ออปแอมป์ในการขยายสัญญาณ ชนิดของการขยายสัญญาณโดยใช้ออปแอมป์ ช่วงการตอบสนองความถี่ของวงจรขยายสัญญาณ อัตราการขจัดแบบโหมดร่วมกับโหมดผลต่าง ตัวอย่างการใช้งานทางชีวแพทย์

Amplifiers Inverting Amplifier Non-Inverting Amplifier Copyright © S.Witthayapradit 2012 Inverting Amplifier Non-Inverting Amplifier Summing Amplifier Difference Amplifier Instrumentation Amplifier Isolated Amplifier

Input Signal modes Single-Ended Mode Differential Mode Common Mode Copyright © S.Witthayapradit 2012 Single-Ended Mode Differential Mode Common Mode

“อัตราขยายโหมดผลต่าง(ADM)” Input Signal modes Copyright © S.Witthayapradit 2012 Single-Ended Mode Differential Mode Common Mode “อัตราขยายโหมดผลต่าง(ADM)”

“อัตราขยายโหมดร่วม(ACM)” Input Signal modes Copyright © S.Witthayapradit 2012 Single-Ended Mode Differential Mode Common Mode “อัตราขยายโหมดร่วม(ACM)”

Difference Amplifier Copyright © S.Witthayapradit 2012 1 2

Difference Amplifier Non-Inverting Amplifier Copyright © S.Witthayapradit 2012 Non-Inverting Amplifier

Difference Amplifier Copyright © S.Witthayapradit 2012

Difference Amplifier Copyright © S.Witthayapradit 2012

Difference Amplifier Time 0s 1.0ms 2.0ms 3.0ms V(RF1:2) V(Vin1:+) Copyright © S.Witthayapradit 2012 Time 0s 1.0ms 2.0ms 3.0ms V(RF1:2) V(Vin1:+) V(Vin2:+) V(Vin1:+,Vin2:+) -400mV 0V 400mV

Difference Amplifier Time 0s 1.0ms 2.0ms V(RF1:2) -200.00uV -199.75uV Copyright © S.Witthayapradit 2012 Time 0s 1.0ms 2.0ms V(RF1:2) -200.00uV -199.75uV -199.50uV

“อัตราส่วนของ ADM/ACM จะมีค่าสูงมาก โดยทั่วไปใช้ในรูปเดซิเบล(Decibel)” Common-Mode Rejection Ratio ; CMRR Copyright © S.Witthayapradit 2012 “อัตราส่วนของ ADM/ACM จะมีค่าสูงมาก โดยทั่วไปใช้ในรูปเดซิเบล(Decibel)”

Differential and Common mode Signal Copyright © S.Witthayapradit 2012 Time 0s 0.5ms 1.0ms 1.5ms 2.0ms V(Vdm+) V(Vdm-) V(Vdm+:-) V(Vdm+,Vdm-) -10V 0V 10V

Photo Plethysmography ; PPG Copyright © S.Witthayapradit 2012 1.Strain gauge Plethysmography 2.Impedance Plethysmography 3.Photo Plethysmography

Photo Plethysmography ; PPG Copyright © S.Witthayapradit 2012 Time 0s 0.5s 1.0s 1.5s 2.0s V(RF1:2) V(Vin1:+,Vin2:+) -5.0V 0V 5.0V V(Vin1:+) V(Vin2:+) -10V 10V

Difference Amplifier ::: IC Copyright © S.Witthayapradit 2012

Voltage gain & Input Resistance Copyright © S.Witthayapradit 2012 Voltage gain Input Resistance

Instrumentation Amplifier ; IA Copyright © S.Witthayapradit 2012

Instrumentation Amplifier ; IA Copyright © S.Witthayapradit 2012

Instrumentation Amplifier ; IA Copyright © S.Witthayapradit 2012 Time 0s 0.5ms 1.0ms V(Vdm+:+,Vdm-:+) V(Vdm+:-) V(R2:1) V(U1:OUT) -10V 0V 10V

Instrumentation Amplifier ; IA Copyright © S.Witthayapradit 2012

Instrumentation Amplifier ; IA Copyright © S.Witthayapradit 2012 Time 0s 0.2ms 0.4ms 0.6ms 0.8ms 1.0ms V(Vdm+:+,Vdm-:+) V(R1:1) V(Vdm+:-) V(RF1:2) V(R2:1) -10V 0V 10V

Instrumentation Amplifier ; IA Copyright © S.Witthayapradit 2012 Time 2.0s 3.0s 4.0s V(R2:2) -1.0V 0V 1.0V V(U1:+) V(V1:+) -5.0V 5.0V

Instrumentation Amplifier ; IA Copyright © S.Witthayapradit 2012

Instrumentation Amplifier ; IA Copyright © S.Witthayapradit 2012 2 Superposition principle :- 1

Instrumentation Amplifier ; IA Copyright © S.Witthayapradit 2012

Instrumentation Amplifier ; IA Copyright © S.Witthayapradit 2012

Instrumentation Amplifier ; IA Copyright © S.Witthayapradit 2012

Isolated Amplifier Copyright © S.Witthayapradit 2012

Isolated Amplifier Copyright © S.Witthayapradit 2012

Isolated Amplifier Time 0s 2.0s 4.0s V(RE:2) 1.00V 1.25V 1.50V 1.75V Copyright © S.Witthayapradit 2012 Time 0s 2.0s 4.0s V(RE:2) 1.00V 1.25V 1.50V 1.75V V(RB:2) 1.225V 1.250V 1.275V

Isolated Amplifier ECG + Offset = 1.2Volt Copyright © S.Witthayapradit 2012 ECG + Offset = 1.2Volt

Isolated Amplifier Copyright © S.Witthayapradit 2012

Reference Copyright © S.Witthayapradit 2012 [1] John G.Webster , “Medical Instrumentation Application and Design” , Third edition , JOHN WILET & SONS. ,1998 [2] Sergio Franco , “Design with Operational Amplifiers and Analog Integrated Circuits” , Third edition , McGraw-Hill , 2002. [3] Muhammad H.Rashid , “Microelectronic Circuits : Analysis and Design“, PWS Publishing , 1999. [4] Thomas L.Floyd ,”Electronic Devices” , International Edition , Prentice Hall , 2005. [5] Donald A.Neamen , “Electronic Circuit Analysis and Design” , McGraw-Hill , 1996.

Biomedical Amplifiers EEET0470 Biomedical Electronics Biomedical Amplifiers Part : 2 The End Q & A สุริยา วิทยาประดิษฐ์ suriya@mut.ac.th w.suriya@yahoo.co.th Mobile : 089-788-6242 082-707-3375