Операционный усилитель можно найти почти в любой аналоговой аппаратуре — в аудиоустройствах, таких как микрофоны, усилители, микшеры и эквалайзеры, в медицинском оборудовании, в измерительных приборах и космических зондах.
Разберёмся, как ОУ устроены и почему они стали универсальным строительным блоком аналоговой техники. Пройдём путь от ламповых конструкций до копеечных микросхем, соберём несколько схем на недорогом LM358 с однополярным питанием — и в финале сделаем своими руками простейший электрокардиограф и снимем настоящую кардиограмму.
Краткая история операционных усилителей
История создания ОУ насчитывает несколько десятилетий и берёт начало со времён аналоговых вычислительных машин (АВМ), а это далёкие 1930-1940 годы.
АВМ выполняли математические операции, такие как сложение, вычитание, интегрирование и дифференцирование, с помощью электрических схем. Сначала это были схемы на вакуумных лампах, затем на транзисторах, а позже на интегральных микросхемах.
В АВМ применяли усилители с отрицательной обратной связью. Она улучшает параметры усилителя за счёт намеренного снижения коэффициента усиления. Так как эти устройства выполняли математические операции, их назвали операционными усилителями (ОУ).
Начальной точкой отсчета создания операционного усилителя (ОУ) можно считать разработку инженером Bell Labs Гарольдом Блэком теории отрицательной обратной связи в 1927 году.
Радиоинженерам известно, что чем глубже отрицательная обратная связь (ООС), тем меньше внешние характеристики усилителя зависят от параметров самого усилителя. В ОУ они определяются только свойствами цепи обратной связи.
В результате применения ООС операционный усилитель превратился в универсальный блок для построения схем. Характеристики всей схемы определялись несколькими внешними резисторами и конденсаторами. При этом влияние параметров активных элементов, входящих в состав ОУ, было сведено к минимуму.
Ламповые операционные усилители
В начале 40-х годов усилители, как обычные, так и операционные, можно было сделать на радиолампах.
Самая ранняя конструкция операционного усилителя (ОУ) была представлена в патенте США № 2 401 779, поданном Карлом Д. Шварцелем-младшим в Bell Labs. В этой схеме использовались три вакуумные радиолампы, работавшие от двухполярного источника напряжении ±350 В. При этом был получен высокий коэффициент усиления в 90 дБ.
В отличие от современных ОУ, ламповая конструкция имела только один инвертирующий вход. Операционный усилитель Шварцеля сыграл важную роль во время Второй мировой войны, в частности, в артиллерийском директоре M9, который в сочетании с радаром SCR-584 значительно повысил точность наведения.
На рис. 1 представлен модуль лампового ОУ типа K2-W.
В таких модулях легко заменять лампы, да и сами модули можно менять при необходимости. На рис. 2 показана установка модулей в блоке аналоговой вычислительной машины.
Модуль K2-W появился на рынке в 1953 году, и в нем устанавливались две лампы 12AX7.
ОУ на транзисторах
Ламповые ОУ были громоздкими и ненадёжными. Они требовали высокого напряжения для своей работы, потребляли много энергии, а лампы приходилось периодически заменять.
В 1961 году появились компактные и надёжные дискретные транзисторные операционные усилители, такие как P45 компании GAP/R (рис. 3).
Эти ОУ были созданы в виде небольших плат с транзисторами, резисторами и конденсаторами. Платы заливались компаундом для защиты от внешней среды. Для питания этого усилителя требовалось двухполярное напряжение ±15 В.
Аналогичный по назначению модуль на транзисторах PP65 был создан в 1962 году (рис. 4).
Этот модуль, залитый компаундом, был пригоден для установки на печатную плату.
ОУ в виде микросхем
Хотя транзисторные ОУ избавились от таких недостатков ламповых систем, как большое напряжение питания и мощность, а также крупные габариты, у них были свои проблемы. Транзисторные ОУ собирали вручную, требовали индивидуальной подстройки и были довольно дорогими.
Первым шагом к массовому применению ОУ стал интегральный μA702 на 9 транзисторах. Его создал Роберт Видлар из Fairchild Semiconductor.
В 1968 году Fairchild Semiconductor выпустила легендарный ОУ μA741 (рис. 5).
Это был первый ОУ со встроенной частотной коррекцией, более стабильный и простой в применении, чем предшественники.
Сегодня интегральные ОУ производятся миллиардами, работают от напряжения в единицы вольт, потребляют совсем мало энергии и стоят совсем дёшево.
Далее в статье я расскажу о применении ОУ типа LM358 в схемах с однополярным питанием. Этот ОУ нетрудно найти на маркетплейсах по очень низкой цене. Вы также узнаете об инструментальных ОУ, на базе которых можно сделать приборы для снятия кардиограмм (ЭКГ).
Если вас заинтересовала история ОУ и их применения в АВМ, читайте статью «Аналоговый компьютер на операционных усилителях», а также книгу «Op Amp Applications».
Как работает операционный усилитель
У операционного усилителя имеются один выход и два входа, один из которых инвертирующий, а другой — неинвертирующий (рис. 6).
На схемах неинвертирующий вход обозначается символом «+», а инвертирующий — символом «-».
ОУ колоссально усиливает разность напряжений между входами, поэтому всегда требует отрицательной обратной связи. В этом случае характеристики схемы становятся предсказуемыми. Усиление и другие характеристики задают номиналы резисторов и конденсаторов вокруг ОУ, а не параметры его внутренних компонентов.
Меняя «обвязку», на базе ОУ собирают не только инвертирующие и неинвертирующие усилители, но и сумматоры, интеграторы, дифференциаторы, фильтры, компараторы, генераторы сигналов и другие устройства.
Внутри ОУ имеется дифференциальный входной каскад, выделяющий разностный сигнал и подавляющий синфазные помехи. Далее идут каскады усиления по напряжению и выходной каскад с небольшим выходным сопротивлением. Принципиальную схему одного из первых ОУ можно найти в описании микросхемы μA741.
Для устойчивой работы внутри ОУ есть схема частотной коррекции — конденсатор. Он предотвращает самовозбуждение и намеренно ограничивает полосу пропускания.
Вам может встретиться такое понятие, как идеальный операционный усилитель, обладающий бесконечным входным сопротивлением при нулевом выходном сопротивлении, с бесконечной полосой пропускания и усилением.
Реальные ОУ отличаются от идеального. У них есть напряжение смещения, токи утечки входов, ограничения полосы пропускания и тепловой шум. Однако современные ОУ во многих задачах можно считать идеальными. Отдельного упоминания заслуживают инструментальные ОУ, характеристики которых приближаются к идеальным.
Про ОУ с ООС можно сказать, что они стремятся так изменить выходное напряжение, чтобы сравнять напряжения на своих входах.
Виды операционных усилителей
Сегодня доступно множество типов ОУ. В них могут применяться биполярные, полевые, а также баллистические транзисторы. В этой статье я расскажу о применении ОУ, допускающих однополярное питание, об инструментальных и мощных ОУ.
ОУ с однополярным питанием
Изначально для ОУ требовалось двухполярное питание. Однако многие радиоэлектронные устройства питаются от однополярного источника постоянного тока напряжением 5 В или 12 В. Применение в таких устройствах ОУ с двухполярным питанием хотя и возможно, но требует усложнения схемы питания.
Современные ОУ могут работать на однополярном питании. Это удобно, но требует дополнительной «обвязки». От того, насколько правильно она спроектирована, зависит работоспособность и надежность схемы с ОУ.
В схемах с однополярным ОУ, предназначенных для обработки двухполярных сигналов, нужно задать смещение входа с помощью внешних компонентов. Это смещение должно обеспечивать напряжение на выходе ОУ, равное половине напряжения питания при отсутствии входного сигнала. В этом случае размах выходного напряжения будет максимальным.
В продаже есть не только зарубежные, но и отечественные ОУ, допускающие однополярное питание. Например, К1496УА014 представляет собой сдвоенный ОУ, способный работать как от однополярного, так и от двухполярного питания. Это аналог упомянутого выше LM358.
Микросхема К1496УА024 интересна тем, что у неё на входе стоят p-МОП транзисторы, что обеспечивает входные токи порядка 10 пА.
Инструментальные ОУ
В ОУ общего назначения, таких как LM358, коэффициент усиления и точность определяются внешними резисторами. Дифференциальный усилитель — например, для снятия кардиограмм или биотоков мозга — должен работать с низкоуровневыми сигналами при большом входном сопротивлении и на фоне сильных синфазных помех.
В продаже есть недорогие инструментальные операционные усилители (ИОУ). Внутри — несколько ОУ с прецизионной лазерной подгонкой резисторов. В ИОУ усиление задаётся всего одним внешним резистором, но может программироваться микроконтроллером.
Входное сопротивление ИОУ измеряется в гигаомах. При этом у них низкое напряжение смещения, дрейф и шум, высокий коэффициент отрицательной обратной связи (КООС), что необходимо для измерительных задач. Они могут работать с синфазным напряжением, превосходящим величину напряжения питания.
На рис. 7 показан инструментальный усилитель OP97F.
OP97F даёт очень высокий коэффициент усиления без обратной связи (порядка 120 дБ) при малом токе потребления (600 мкА) и небольшом шуме. На ее базе можно создавать усилители с лабораторной точностью. Правда, ему нужно двухполярное питание от ±2,25 до ±20 В — это неудобно, если устройство рассчитано на однополярное.
В этой статье я расскажу о применении ИОУ типов AD8232, INA321 и AD620 в приборах для снятия ЭКГ.
Среди отечественных ИОУ мне удалось найти микросхему 5400ТР045А-031(6).
Мощные ОУ
Обычные ОУ представляют собой слаботочные приборы, не способные выдать ток больше пары десятков мА. Но есть и мощные ОУ. Они управляют электродвигателями, раскачивают массивные сабвуферы, отклоняют луч в электронно-лучевой пушке. При этом обеспечивается высокая точность, присущая обычным ОУ.
Мощные ОУ способны выдавать токи порядка от 1 А до 10-30 А в пике и могут питаться напряжением порядка ±50 В или ±100 В. При этом они защищены от перегрева, превышения допустимого выходного тока и короткого замыкания.
Мощные ОУ рассеивают много тепла, поэтому их выпускают в корпусах под установку на радиатор.
В качестве примера можно привести мощный ОУ типа LM3886. Он применяется в аудиоаппаратуре и способен выдавать до 68 Вт мощности. В даташите приведена схема его включения (Figure 1).
Мощный ОУ OPA541 способен выдавать ток до 5 А в непрерывном режиме при напряжении питания 40 В. При этом предусмотрена возможность программирования ограничения тока внешним резистором. Такой ОУ может быть использован не только в качестве аудио усилителя, но и для управления приводами, а также в лабораторных источниках питания. В даташите приведены схемы его применения.
Также заслуживает упоминания высоковольтный ОУ OPA454. Он может работать при двухполярном напряжении питания ±50 В, либо однополярном 100 В. При выходном токе до ±50 мА выходное напряжение может достигать напряжения питания.
Если нужного мощного или высоковольтного ОУ под рукой нет, к обычному ОУ добавляют бустер на мощных транзисторах или даже на радиолампах. Примеры схем мощных усилителей с бустером приведены в статьях «Op Amp Booster Designs», «Как буферизовать выход операционного усилителя для получения более высокого тока, часть 1» и «Как буферизовать выход операционного усилителя для получения более высокого тока, часть 2».
Схемы на LM358
Далее я расскажу о нескольких применениях микросхемы LM358 (рис. 8) и дам ссылки на статьи, где вы найдёте много разных схем на базе этого ОУ.
В одном корпусе LM358 имеются два ОУ, объединённые линиями питания.
Входы 1IN- и 1IN+ соответствуют первому ОУ, а входы 2IN- и 2IN+ — второму ОУ. Соответственно, выводы 1OUT и 2OUT представляют собой выходы первого и второго ОУ.
Однополярное питание подается на вывод Vcc, при этом вывод GND нужно подключить к земле устройства.
Параметры LM358 и типовые схемы включения есть в даташите, а также в статье «Описание и применение операционного усилителя LM358. Схемы включения, аналог, datasheet».
На микросхему можно подавать однополярное питание от 3 В до 32 В или двухполярное от ± 1,5 до ± 16 В. При этом она обеспечивает дифференциальный коэффициент усиления по напряжению 100 дБ, но частота единичного усиления составляет только 1,1 МГц. Максимальный выходной ток может достигать 40 мА.
Изучаем неинвертирующий усилитель
Для проведения первых экспериментов я собрал схему, показанную на рис. 9.
Эта схема представляет собой неинвертирующий усилитель напряжения, и в ней применены такие детали:
-
DA1 — LM358
-
R1 — 10 кОм
-
R2 — 6,2 кОм
-
R3 — 300 Ом
Обратите внимание, что здесь используется однополярное питание от источника напряжением +5 В.
На неинвертирующий вход подаётся постоянное напряжение с потенциометра R1. Коэффициент усиления определяется отношением сопротивлений резисторов R2 и R3:
K=1+R2/R3
Собранный макет схемы показан на рис. 10.
Вы можете проверить работу схемы, вращая ось потенциометра, измеряя при этом напряжение на входе и выходе обычным мультиметром.
Неинвертирующий усилитель со смещением
В интернете мне попадалось обсуждение возможности применения ОУ с однополярным питанием в различных звуковых системах. Источник сигнала часто двухполярный. Чтобы однополярный ОУ работал с ним, на входе нужно сместить уровень.
Рассмотрим схему усилителя, показанную на рис. 11.
Здесь на неинвертирующий вход ОУ через резистор R3 подается половина питающего напряжения с помощью делителя на резисторах R1 и R2. Средняя точка делителя заземлена по переменному току через конденсатор C1.
Входной двухполярный сигнал подается на вход ОУ через разделительный конденсатор C2. В результате сигнал на входе ОУ меняется не от нуля, а от половины напряжения питания.
Конденсатор C3 изолирует инвертирующий вход от земли по постоянному току, но заземляет его по переменному току.
Конденсатор C4 убирает постоянную составляющую из выходного сигнала.
Конденсаторы C5 и C6 нужны для сглаживания помех. При монтаже их нужно разместить как можно ближе к выводам питания и земли микросхемы ОУ.
Но зачем нужен резистор R3? Почему нельзя подключить неинвертирующий вход ОУ непосредственно к точке соединения резисторов R1 и R2 делителя напряжения, убрав конденсатор C1?
Если сделать так, то на вход ОУ будут поступать помехи от источника питания. Резистор R3 развязывает цепи смещения от источника питания и помогает в фильтрации таких помех.
В схеме применены такие детали:
-
DA1 — LM358
-
R1, R2, R3, R4, R6 — 100 кОм
-
R5 — 4,3 кОм
-
C1 — 10 мкФ
-
C2, C3, C4, C5 — 100 нФ
-
C6 — 33 мкФ
На рис. 12 показан макет схемы, собранный на плате.
Полный макет с генератором сигналов FY9600 и осциллографом Hantek MSO5202D, которые я использовал в работе над этой статьёй, представлен на рис. 13.
На вход усилителя подавался двухполярный сигнал амплитудой 100 мВ. При этом амплитуда усиленного сигнала достигала 2 В (рис. 14).
Обратите внимание на небольшое смещение сигнала на выходе. Оно образовалось из-за погрешностей в номиналах резисторов делителя. На неинвертирующем входе при отсутствии сигнала измеренное напряжение составило 2,19 В, а не 2,5 В.
После включения C4 постепенно заряжается до среднего значения выходного сигнала ОУ. При высоком сопротивлении нагрузки зарядка до потенциала на выходе ОУ может протекать довольно медленно.
Для установки точного значения смещения можно подобрать резисторы R1 и R2, либо использовать подстроечный резистор. Другой подход — применение стабилитрона или отдельного источника питания вместо резисторного делителя напряжения.
Инвертирующий усилитель
Схема инвертирующего усилителя на ОУ показана на рис. 15.
Здесь на неинвертирующий вход ОУ подаётся напряжение смещения с делителя R1/R2, а сигнал — на инвертирующий вход ОУ через C2 и R3.
Коэффициент усиления определяется отношением сопротивлений резисторов R4 и R3:
K=-R4/R3
Конденсатор C1 нужен для сглаживания шумов источника питания, а C2 — для изолирования входа по постоянному напряжению.
Схема собрана из таких деталей:
-
DA1 — LM358
-
R1, R2, R4, R5 — 100 кОм
-
R3 — 4,3 кОм
-
C1 — 10 мкФ
-
C2, C3, C4 — 100 нФ
-
C5 — 33 мкФ
Инвертирующий усилитель, собранный на макетной плате, показан на рис. 16.
Я подключил один вход осциллографа к выходу ОУ, а второй — к его входу. Видно, что выходной сигнал инвертирован по отношению ко входному (рис. 17).
Краткий обзор других схем на LM358
В интернете можно найти огромное количество самых разных схем на ОУ. В рамках статьи невозможно рассказать обо всех применениях ОУ, поэтому далее я приведу только некоторые из них. Также я не буду показывать компоненты для смещения входа при однополярном питании — вы уже знаете, как сделать такое смещение.
Повторитель
На базе ОУ можно сделать повторитель входного сигнала, позволяющий повысить общее входное сопротивление усилителя или выполнить согласование каскадов (рис. 18).
Если нужно получить на выходе значительный ток, можно использовать повторитель на микросхеме TDA2030.
Интегратор
На рис. 19 показана схема интегратора на базе ОУ.
С помощью интегратора можно преобразовать прямоугольный сигнал в треугольный, построить аналоговые вычислители.
Выходной сигнал вычисляется по формуле:
Резистор R2 устраняет дрейф входного напряжения. Его сопротивление выбирается из того, что постоянная времени R2C1 должна быть значительно больше периода интегрирования R1C1. Конденсатор C1 должен иметь очень малый ток утечки.
Подробно схемы интеграторов разобраны в статье «LM358 Op-Amp Integrator Circuit Analysis with single and dual power supply». В этой статье есть полная схема для однополярного питания LM358.
Пример расчёта интегратора вы найдёте в статье «Операционные усилители: 10 схем на (почти) все случаи жизни» и «Интегратор и дифференциатор на ОУ».
Дифференциатор
На базе ОУ вы можете сделать схему для дифференцирования входного сигнала (рис. 20).
Зависимость выходного напряжения от входного определяется формулой:
Дифференциатор может выделять фронты импульсов, обнаруживать быстрые изменения сигналов.
Для устойчивости в схему дифференциатора добавляют дополнительные цепи RC.
Генераторы сигналов
С помощью ОУ можно создать генераторы сигналов различной формы.
Например, можно сделать генератор синусоидального сигнала на мосту Вина. Такой генератор можно использовать в качестве лабораторного, для тестирования радиоаппаратуры или калибровки измерительных приборов.
Схема генератора прямоугольных импульсов приведена наряду с другими схемами в статье «Structure and function of the dual operational amplifier explained simply». Такие генераторы можно использовать для генерации тактовых импульсов, сигналов для мигающих индикаторов и тестовых сигналов.
Генераторы треугольных импульсов можно использовать в синтезаторах сигналов, ШИМ-модуляторах и генераторах развёртки. Они могут быть созданы на двух LM358. Пример схемы вы найдете в упомянутой ранее статье «Structure and function of the dual operational amplifier explained simply».
Активные фильтры
На базе ОУ можно сделать активные фильтры, например, для звуковых частот.
Фильтры низких частот ФНЧ можно применить для подавления шумов, установить перед АЦП или использовать для обработки сигналов от датчиков. По сравнению с пассивными фильтрами у фильтров на ОУ высокая добротность и они могут обладать коэффициентом усиления больше единицы.
Активные фильтры высоких частот ФВЧ могут быть использованы, например, в аудиотехнике, а также для обработки сигналов датчиков.
Типовые схемы фильтров низких и высоких частот приведены в статье «Схемы активных фильтров на ОУ для применения в аудиотехнике».
И, наконец, полосовые фильтры позволяют выделять сигналы определённой частоты или сигналы в заданном диапазоне частот. Они могут быть полезны, например, в радиотехнике, а также при проведении акустических измерений.
Примеры схем полосовых фильтров, а также фильтров ФНЧ и ФВЧ вы найдёте в статье «Активные фильтры. Устройство и применение».
Компаратор
Иногда для контроля уровня напряжения применяют компараторы на ОУ. В них ОУ работает в режиме насыщения, и выходное напряжение может принимать одно из двух значений: либо +Uвых max либо –Uвых max. Изменение выходного напряжения происходит скачком.
Специализированные компараторы — LM393, LM311, TLV3201 и подобные — обладают существенными преимуществами. У них очень малое время отклика, выходной каскад построен с открытым коллектором, что удобно для подключения к микроконтроллерам.
Применение компараторов на ОУ в низкочастотных и некритичных по времени приложениях, тогда как в импульсных схемах, АЦП и цифровых интерфейсах предпочтение следует отдавать специализированным решениям.
Триггер Шмитта
Триггеры Шмитта на ОУ могут быть использованы для подавления дребезга контактов, формирования прямоугольных импульсов, детектирование уровня с гистерезисом.
Снимаем кардиограмму
С помощью ИОУ вы можете создать устройство для снятия электрокардиограммы «на дому» и быстро оценить состояние вашего сердца.
Известно, что с каждым ударом сердца по коже распространяются слабые электрические потенциалы. Их мы и будем регистрировать.
Снять и выделить сигнал ЭКГ не так просто. У него очень малая амплитуда, порядка 1-2 мВ, а частота сигнала лежит в диапазоне от 0,05 Гц до 150 Гц. При этом на частоте 50 Гц обычно есть мощные наводки от сети, амплитуда которых может превышать амплитуду полезного сигнала в десятки раз. Кроме того, измерениям мешают шумы от мышц.
Для устранения синфазной помехи от сети на частоте 50 Гц можно использовать дифференциальный усилитель.
Обычно схему собирают из трёх ОУ. Два входных, с очень высоким входным сопротивлением, усиливают дифференциальную составляющую сигнала. Третий ИОУ вычитает сигналы двух первых, подавляя синфазную помеху.
Вместо того чтобы собирать схему из трёх ИОУ, я использовал готовый модуль AD8232 Heart Monitor, собранный на базе ИОУ AD8232. Он доступен на маркетплейсах и стоит недорого. В комплекте кроме самого модуля есть соединительные провода с клеммами и электроды (рис. 21).
Помимо ИОУ AD8232 на плате модуля имеются встроенный фильтр ВЧ помех, двухполюсный фильтр высоких частот, а также трёхполюсный фильтр низких частот (рис. 22).
Для питания модуля я использовал две батарейки LR6, соединённые последовательно. Плюс нужно подключить к контакту 3,3v, а минус — к контакту GND.
Вилку Jack проводов с электродами нужно вставить в соответствующий разъём, а вход осциллографа подключить к контактам OUTPUT и GND.
Контакт SDN нужно оставить свободным или подать на него +3 В от все тех же батареек питания.
Внешний вид получившегося макета показан на рис. 23.
Как осциллограф я взял DSO-510 со встроенным аккумулятором. Это позволило значительно уменьшить влияние сетевых помех на частоте 50 Гц. Мне не удалось получить хорошие результаты с осциллографом Hantek MSO5202D, который питается от сети.
Сам модуль AD8232 Heart Monitor тоже необходимо питать от батареек. Гальваническая развязка с питающей сетью нужна не только для уменьшения помех, но и для безопасности.
Важный момент — подключение электродов. Красный электрод наклеивается под правой ключицей, желтый — под левой ключицей, и, наконец, зелёный (заземление тела) — справа на рёбра (рис. 24).
Для получения хорошего сигнала нужны свежие одноразовые гелевые электроды. Если электроды старые и высохшие, контакт будет плохой. Также имеет смысл подготовить кожу в местах наложения электродов, протерев их спиртом для обезжиривания.
На рис. 25 показана кардиограмма, которую мне удалось снять при помощи модуля AD8232 Heart Monitor.
Обратите внимание, что на этой картинке заметен шум. Я пытался снимать у себя кардиограмму, сидя за рабочим столом, где стоит очень много аппаратуры — компьютеры, пара мониторов и другие «шумящие» устройства.
Но стоило перейти в другую комнату, свободную от техники, ускорить развёртку и провести измерения в неподвижном состоянии, как результаты улучшились (рис. 26).
К сожалению, на осциллограмме остались шум и наводки 50 Гц. Возможно, осциллограф с настраиваемыми фильтрами и питанием от аккумулятора дал бы результат чище. Ещё в осциллографе DSO-510 довольно грубые регулировки чувствительности и времени развёртки.
Есть и другой путь к качественной ЭКГ: оцифровать сигнал через АЦП, передать в микрокомпьютер и обработать цифровыми фильтрами.
Тем не менее на осциллографе различима ЭКГ, и пульс у меня немного повышенный. Как подсказала нейросеть, получилось около 92 ударов в минуту, что уже на пределе. Я перед измерениями выпил чашку крепкого кофе, но да, пора немного отдохнуть!
В статье «Получение сигнала ЭКГ на ПК и задел на ЭЭГ» автор описал полностью самодельную конструкцию аналогичного прибора на ИОУ INA321. Схему другого самодельного кардиографа на базе ИОУ AD620 вы найдёте в статье «Кардиограф на основе Arduino – вариант схемы».
Также будет полезна статья «Что такое электроды для ЭКГ». Небольшое описание кардиограммы есть в статье «Модуль ЭКГ AD8232».
Для тех, кто очень серьёзно интересуется электрокардиографами, рекомендую работу «ECG Electrocardiogram Machine».
Разумеется, самодельные приборы не заменят визита к врачу, где сердце проверят на профессиональной сертифицированной технике.
Полезные статьи со схемами на ОУ
Если вам нужна какая-то схема на базе ОУ, которой нет в моей статье, рекомендую почитать следующие материалы:
-
«Операционные усилители: 10 схем на (почти) все случаи жизни»
-
«Описание и применение операционного усилителя LM358. Схемы включения, аналог, datasheet»
-
«AN-581: Biasing and Decoupling Op Amps in Single Supply Applications»
Фундаментальные знания по ОУ можно почерпнуть из книги «Операционные усилители для всех» Брюса Картера и Рона Манчини.
Заключение
Теперь вы знаете, как устроен ОУ, чем различаются типы микросхем и как собрать на LM358 усилитель, интегратор, фильтр или компаратор. А главное — что даже кардиограф можно собрать на столе из недорогого модуля. Схем на ОУ гораздо больше, чем уместилось здесь, поэтому напишите в комментариях, какие применения разобрать в следующий раз.
Автор @AlexandreFrolov
НЛО прилетело и оставило здесь промокод для читателей нашего блога:
-15% на заказ нового VDS — HABRFIRSTVDS.
Автор: FirstJohn
