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LM45 31
2.10.2 加速度传感器ADXL50和ADXL05 33
2.10.3 霍尔效应集成电路 39
2.10.4 集成化的光电传感器OTP101 39
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GTR 181
10.5.2 电力场效应晶体管MOSFET 182
10.5.3 可关断晶闸管GTO 183
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