Представление информации в цифровой форме.

Для обраб, перед и хран информ, получаемой человеком через органы чувств, она преобразуется в аналоговые электрич сигналы, функциональные зависимости которых с возможной точностью повторяют соответств зависимости несущих информацию физических параметров. Более прогрессивным является обработка, передача и хранение информации в цифровой форме - в виде последовательности импульсов определённой длительн и амплит, причём информ кодируется не величиной импульсов, а именно них последовательностью. Это значительно снижает требования к качеству технических устройств и в то же время повышает качество обработки информации. При этом возникает необходимость преобразования аналоговых сигналов в цифровые. Наибольшее распространение получил способ преобразования аналогового сигнала в цифровой, основанный на дискретизации сигнала во времени и квантования по уровню. Дискретизация - процесс, при котором сигнал Ua(t) заменяется последовательностью коротких импульсов - отсчётов, величина которых равна значению сигнала в данный момент времени.

Квантование по уровню - представление величины отсчётов цифровыми сигналами. [Для этого диапазон напряжения сигнала от Umin до Umax делится на 2n интервалов. Величина интервала ∆=( Umax- Umin)/2n Каждому интервалу присваивается n - разрядный двоичный код - номер интервала, записанный двоичным числом. Каждому отсчёту сигнала присваивается код того! интервала, в который попадает значение напряжения этого отсчёта. Так обр, аналоговый сигн представл-ся последов-стью двоичных! чисел, соответствующих величине сигнала в определ моменты времени, то есть; цифровым сигналом. При этом каждое двоичное число представляется совокупностью, (последовательностью) импульсов высокого (1) и низкого (0) уровня. Дискретизация и квантование сигнала выполняется специальными устройствами, аналога - цифровыми преобразователями (АЦП). Восстановление аналогового сигнала по цифровому выполняется цифро-аналоговыми преобразователями (ЦАП).

Элементы цифровых устройств (логические элементы) и логические операции.Логические элементы предназначены для преобразования информации в цифровой форме. Представление информации в цифровом форме (в двоичной системе) с помощью всего двух знаков «0» и «1». позволяет при преобразовании информации обойтись небольшим количеством операции и элементов, их выполняющих. В самом деле, «0» может быть преобразован только в «1», а «1» в «0». Эта операция называется «инверсия» или логическое отрицание. Реализуется элементом НЕ

Однако преобразовать информации требует выполнения операций с группами знаков, простейшей из которых является группа из двух знаков. (Оперирование с большими группами всегда можно разбить на последовательные операции с двумя знаками). Комбинаций из двух знаков всего три: 0,0; 1,1; 1,0. Результатов преобразования возможно только два: 0 или 1. Эти преобразования называются: дизъюнкция (логическое сложение) и конъюнкция (логическое умножение) и выполняются элементами ИЛИ и И

Этими простейшими логическими операциями (функциями) можно выразить любые другие логические функции. Такой набор простейших функций называется логическим базисом.

Логические элементы подразделяются и по типу использованных в них электронных элементов. Наибольшее применение в настоящее время находят следующие логические элементы: ТТЛ (транзисторно - транзисторная логика), ТТЛЩ (то же с диодами Шотки), КМОП (логика на основе комплементарных ключей на МОП транзисторах), ЭСЛ (эмиттерно - связанная логика)

Логические элементы ТТЛ и ТТЛШ. Устройство, принцип действия, характеристики.

В ТТЛ используются многоэмиттерные (в данном случае двухэмиттерный Т1) транзисторы. При подаче на оба входа сигнала высокого уровня (1,1) ток через Т1 не идёт и на базе Т2 положительный потенциал. Т2 «открыт», его сопротивление мало; и на коллекторе напряжение (Uвыx) соответствует низкому уровню (0).

Если хотя бы на одном из входов сигнал низкого уровня (0), то через базу Т1 на этот вход идёт ток, что приводит к падению напряжения на R6, соответственно на базе Т2 напряжение мало и Т2 «закрыт», Uвых соответствует высокому уровню.

Таким образом, таблица истинности соответствует функции И - НЕ.

Комбинационными называются такие логические устройства, выходные сигналы которых однозначно определяются входными сигналами (в отличие от последовательностных, состояние которых зависит от предыстории их работы).

Шифраторы (кодеры, CD)-устр-ва, преобразующие десятичные числа в двоичную систему счисления.

Дешифраторы (декодеры, DC)-устройства, преобразующие двоичный код в соответствующее десятичное число.

Сумматоры.-устройства, предназначенные для сложения чисел. В простейшем случае рассматривается сложение двух одноразрядных двоичных чисел А и В. Таблица истинности (сложения) выглядит в этом случае следующим образом:

Например, в младшем разряде 0+0=0, 1+0=1,0+1=1,1+1=2'
( ] 0 в двоичном коде, в младшем разряде 0, перенос 1 в старший разряд). Аналогично в следующем разряде - 0+0=0, 2+0=2 (1Р),; 0+2=2 (1 0), 2+2=4 (1 0 0) и т.д. Как видно из таблицы, S = А*В + А*В , Р = А * В

Устройство, реализующее такую логическую функцию, может быть построено следующим образом:

Последовательностными называют такие логические устройства, выходные сигналы которых определяются не только сигналами на входах, но и предысторией их работы, то есть состоянием элементов памяти. К таким устройствам относятся триггеры, счётчики импульсов, регистры.

Триггер - простейшее последовательностное устройство, которое может длительно находится в одном из двух возможных устойчивых состояний и переходить из одного в другое под воздействием входных сигналов. Применяются в качестве элементов памяти, системах задержки, счётных устройствах. Триггеры: асинхронные и синхронные (тактируемые. Простейший RS - триггер состоит из двух элементов ИЛИ - НЕ или И - НЕ, охваченных обратной связью. Условное обозначение RS - триггера:

Медицинские электроизмерительные приборы - измерительные устройства, предназначенные для измерений и регистрации во времени электрических потэнциалов, возникающих при протекании в организме биоэлектрических процессов.(ЭКГ, ЭЭФ,электромиография)(U-10^-6-10^-3V v=10^-1-100Hz ) Также существуют измерители сопротивления кожи, органов,электрореографы.

Электрокардиографы-мед электроизм прибор, с помощью которого измеряют и регистрируют разность потэнциалов между характерными точками на теле человека. В электрическом отношении сердце можно рассматривать как токовый диполь. За время сердечного цикла изменяется положение диполя в пространстве и дипольный момент. В соответствии с теорией Эйнтховена сердце – диполь – расположено в центре равностороннего треугольника, вершины которого условно можно считать находящимися в правой руке, левой руке и левой ноге. Согласно формуле (4) измерение разности потенциалов между вершинами этого треугольника позволяет определить соотношение между проекциями дипольного момента сердца на стороны треугольника. Изменение модуля и направления электрического дипольного момента сердца во времени можно отразить графически с помощью электрокардиограммы (ЭКГ). Разность потенциалов, регистрируемая между двумя точками на поверхности тела человека, в физиологии и в медицине называется отведением.

Биполярные:I (R-L) III(R-F) II(L-F) N –правая нога- нейтральный электрод к корпусу и заземлению прибора.(для борьбы с помехами) рис.а

Монополярные а)Усиленные -усиленный электрод – (aVL рис.б ) и нулевая точка R0.б)Грудные V1-V6 , нулевой потэнциал от RLF через R0( рис.г) – отведение позволяет регистрировать ЭДС сердца в горизонтальной плоскости. Электроды крепятся зажимами, наиболее современные состоят из хлорсеребра, при использовании наносят электропроводящие пасты, прокладки с физ раствором(что улучшает контакт и уменьшает помехи).

Помехи:1) Внутренние возникают в результате теплового шума компонентов,и в результате действия эл поля трансформатора питающей цепи устройства, проблема решается экранировкой.2)Внешние а)Изменение биопотэнциалов тканей, мышц б)Электрохим процессы электродо в)перемещение электродов ----все решаются контролем снятия ЭКГ г)действие внешнего электромагнитного поля-Синфазные помехи от фазных проводов электропроводки. для уменьшения помехи Используют заземленный N-электрод, но из за большого кожного сопротивления не удаётся сделать сопротивление меньшим 10-15Ком, снижение помехи осуществляется подавителями синфазной помехи.

Схема подавления синфазной помехи(Рис б) ОУ3 сравнивает сигналы ОУ1 ОУ2 при равных сопротивлениях, и инверт. Полученный сигнал в противофазе с сигналом синф. Помехи подаётся на N электрод . Образуется отрицательная обратная связь .

Обобщённая схема ЭКГ-фа(Рис а) 1-Устройство защиты от перегрузки 2-Входное устройство(Для переключения отведений)8-Калибратор-высокостабильный -Ист.напряжения ,3-подавитель помехи, 4-предварит усилитель, 5-фильтры 6- оконечный усилитель, 7-Регистратор.

Регистратор кардиографа-электромагнитные поляризованные измерительные механизмы с регистрирующим устройством.

Через полюсные наконечники(2) и якорь(14) замыкается Ф поток обмоток управления,и Ф0 поток постоянного магнита(1). Потоки складываясь усиливают и ослабляют магнитное поле возле двух полюсных диагональных наконечников(2).Это вызывает на якоре(14) вращательный момент уравновешиваемый спиральными пружинами(13).При изменении направления тока, якорь поворачивается в противоположном направлении.8-перо 9-трубка 10-чернильница.Недостатком является запись в криволинейной системе координат,и частота сигналов не более 100-120Гц.

Регистрирующее устройство с тепловой записью позволяет устранить эти недостатки, запись вдекартовой СК. 50-200Гц.

ЭКГ это медицинский ЭИП(электро измерит прибор) с помощью которого измеряют и регистрируют разность потенциалов между характерн точками поверхности тела человека. Сокращения вызывают периодическое измен-ние потенциала поверхн тела, при этом считают что начало вектора наход-ся в сердце, а конец описывает во времени сложн кривую т.о. изменяя свое направление и модуль.

Не нашли, что искали? Воспользуйтесь поиском по сайту: