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LM45 45
2.11.2 加速度传感器ADXL50和ADXL05 48
2.11.3 霍尔效应集成电路 55
2.11.4 集成化的光电传感器OTP101 56
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GTR 227
10.5.2 电力场效应晶体管MOSFET 228
10.5.3 可关断晶闸管GTO 230
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——AFE 362
13.6.1 ADAS1000系列心电AFE 363
13.6.2 用于脉搏血氧仪的集成模拟前端AFE4490 383
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