今回取り上げるのは、主に動物実験用の脳波計のプリアンプである。医療用として販売されている脳波計のプリアンプは、初段がFETのディスクリートで組んであることが多いが、
今回の機種は、比較的簡易な回路である。
アイソレーションは必須で、この機種では、電池駆動で生体信号を増幅し、計測信号は後述のPWM信号をファイバケーブルで伝送する。
初段は、計装アンプのAD620で、
フィルタはSallen-Key LPF/HPFがOP484で組まれている。
初段部分は、1μFのコンデンサで分離され、電極が電池になってオフセットが入ってしまうのを除去する。AD620はゲインが99に設定されている。
OP484によるゲイン調整と非反転増幅回路の後に、TLC552によるPWMエンコーダの回路があり、その変調された信号を
そのままファイバーケーブルに光信号として伝送する。定電流によりDischarge/Thresholdを駆動させると、ノコギリ波を生成することができる。
この機種ではμV程度の信号も計測できることになっていたが、実際の使用上は、ノイズがかなり入りやすく、使用上困難であることが多かったため、
このような回路以外を考える必要があると思われる。
入力バイアス電流が500pA程度で、入力に直結しても問題はないが、この回路では、グランドをアクティブに駆動する回路が入っておらず、
グランドのノイズが問題になることが多いと思われる。AD620のデータシートでも示されている回路例のECGの例でも、計測側のグランドがオペアンプで駆動されている。
また、初段がコンデンサで分離されており、選別はしていると思われるが、
コンデンサの容量の誤差はかなり大きいことが多く、誤差が大きければCMRRは悪化する。
実際、脳波計等ではもう少し手の込んだ回路が採用されていることが多い。
インピーダンスチェックは、スイッチで切り替えて電流を流し、LM3915を通したレベルLED表示となっている。
話題は変わるが、最近Analog Devicesのデータシートが日本語版以外に中国語版が用意されるようになっており、 時代の変遷を感じさせる。日本語版がなくなる時代も近いかもしれない。そうなったらもう日本は技術立国でいられない時代になっているかもしれない。 実際、中国語版と英語版のマニュアルしかない機器も結構目に付くようになっている。
回路から定数が読めないものについては部品番号のみ記してある。
データシートからの抜粋。
How to Make a Simple IC 555 PWM Circuit
As the definition suggests, the circuit is intended for modulating the width of the input applied pulses at its output.
Referring to the diagram, the IC can be seen wired up in the usual monostable mode, however if the trigger input pin #2 is now fed with a train of pulses,
the width of these pulses available at its output can be simply modified through a control voltage applied at pin #5 of the IC.
This transforms the design into a standard IC 555 PWM circuit stage.
The above two modes of operation can be staged together for obtaining an ideal PWM controlled output, which can be implemented
for many different practical applications, here it’s used as a DC motor speed controller circuit.
The figure shows the entire details of the wiring connections between the stages. The circuit functioning can be understood with the following points:
The AMV circuit wired up around IC1 generates a constant 100 Hz frequency, which becomes triggering pulses for the next PWM stage
configured around another 555 IC2. This frequency also becomes the frequency of the PWM signals.
A continuously varying voltage is applied to the pin #5 of IC2 whose level directly corresponds to the width of the acquired PWM signals at its output.
The single PNP transistor and its associated components act as a current source, also forming sawtooth pulses across C3.
This sawtooth waveform is compared against the applied control voltage at pin #5 for generating the PWM output signals
The above PWM output is applied to a Darlington transistor which responds to these pulses and translates the information into varying speed levels of the connected motor.
References
LM 555 Datasheet - http://www.national.com/ds/LM/LM555.pdf
<Khisanth> <insert obligatory disclaimer about parsing HTML with
regex>
<Botje> Khisanth =~ s/disclaimer/death threat/
<Khisanth> I can live with that
<Botje> ooh, i got write access on Khisanth
<Botje> Khisanth =~ s/must sleep/must give Botje all my money/
<Botje> and now we play the waiting game ... >:)
<afallenhope> Botje, write&
<Botje> yeah
* Khisanth gives all of Botje's money to himself
<Botje> Khisanth: that's not supposed to happen!
* Botje resets the universe
<Khisanth> buggy code
<snegtul> no such thing Khisanth! =)
<snegtul> the bugs are a lie!
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