TEMAS 1 Y 2 PARTE 6/8 | INTERFERENCIAS Y REALIMENTACIÓN EN MODO COMÚN (2015)

Apunte Español
Universidad Universidad Politécnica de Cataluña (UPC)
Grado Ingeniería Biomédica - 3º curso
Asignatura Equipos de monitorización, diagnóstico y terápia
Profesor X.R.
Año del apunte 2015
Páginas 10
Fecha de subida 25/03/2015
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Normalmente lo que hacemos es que en algún punto del circuito después de una 1º etapa de amplificación Tenemos una etapa de aislamiento. En esta, en este lado, puede ir ya a la tierra de la instalación eléctrica. Pero esta referencia de la electrónica en Vo2 es distinta a Vo1.
Las R de aislamiento se pueden hacer muy grandes pero las capacidades es difícil hacerlas pequeñas porque hay que separar las partes aisladas de las no aisladas y no es sencillo.
Sistemas comerciales: Se coge la parte de arriba i se transmite por radiofrecuencia la parte de abajo se suprime y se alimenta con baterías.
Desequilibrio de electrodos.
17/03/15 La señal biológica que queremos captar, esa tensión de un biopotencial, como utilizamos electrodos tenemos el potencial y la impedancia. ¿Cómo modelamos el amplificador de instrumentación? Tenemos una impedancia diferencial y dos impedancias de modo común. Haciendo algunas aproximaciones, suponiendo que Zc1 y Zc2 son muy elevadas, podemos aproximas la Tensión diferencial como el potencial biológico menos la diferencia de tensiones de contacto de los electrodos multiplicado por un divisor de tensión entre Ze1 y Ze2 y Zd. Queremos una impedancia unidad y por eso nos interesa que la impedancia de entrada sea alta. No obstante tenemos un efecto de carga que hace que ese divisor sea menor que uno.
Para obtener valores muy próximos a uno, necesitamos que la suma de Ze1 y Ze2 sea al menos 10 veces más pequeño que Zd.
Las impedancias diferenciales deben ser lo más altas posibles.
𝑉𝑑 = (𝑉𝑏𝑖𝑜 − 𝑉𝑒2) · 𝑉𝑑 𝑍𝑐1 + 𝑍𝑐2 + 𝑍𝑐3 Solo analizamos el efecto del generador a la salida.
Se nos divide en 3 factores: Uno que nos pasa a la tensión de entrada, otra que cae y otra que nos produce tensión en modo común.
¿Cuál es la diferencia entre los electrodos 1 y 2? El desequilibrio de impedancia de electrodos Los de modo común, hemos sacado la media pero vamos a ver su desequilibrio La Zb y Zp, son las impedancias de los dos condensadores respectivamente Hay que minimizar Vd, la tensión de red. La Z de electrodo debe ser >> que la Z en modo común. Interesa que el sistema este muy bien aislado. Ze comparado con Zp. La impedancia de electrodo tiene que ser pequeña. Esta impedancia, Ze, afecta en muchos sitios. Afecta como la impedancia al cuadrado afectada por el desequilibrio.
Interesa que Zp, el paciente este alejado de la fuente de interferencias, de las líneas que estén a tensiones elevadas.
En cuanto a Viso, nos interesa que la impedancia de aislamiento sea lo mayor posible.
Entre los electrodos y el amplificador hay que poner cosas. Hay que poner protecciones. Entonces, muy esquemáticamente podemos entender la protección en cada línea como un elemento en serio y otro que va desde ahí (parte inferior) y a masa. Para proteger el punto entre la línea y masa ponemos reductores de tensión. Queremos que al subir la tensión no seas lineal, queremos que llegada esa tensión elevada, no crezca más; que tenga un comportamiento vertical. Esto permite controlar tensiones muy grandes.
Se pondrá una resistencia, un elemento que limite la tensión y una resistencia que proteja el circuito.
Hay distintos limitadores (c)). Dos diodos en paralelo. Si los Vbio están por debajo de 0.7 podríamos limitarlos bien. Pero si hay una ddp de 0,7 cuidado.
Seguramente va mejor un par de diodos Zener contrapuestos. Uno esta en directa y el otro en inversa. La caída es la caída de la suma, la tensión Zener (negativa) Alternativa de examen Vamos a analizar estadio por estadio: 𝑖𝑔 = 𝑉𝑥 = 𝑖𝑔 · 2𝑅 + 𝑅𝑔 + 𝑉𝑥 = 𝑉𝑑 · 𝑉𝑥 = 𝑉𝑑 · 𝑉𝑑   1 𝑟𝑔 + ·𝑆 𝐶𝑔 1 𝑉𝑑 1 = · (2𝑅 + 𝑅𝑔 +   1 𝐶𝑔 · 𝑆 𝐶𝑔 · 𝑆 𝑅𝑔 + 𝐶𝑔 · 𝑆 𝐶𝑔 · 𝑆 1 · 2𝑅 + 𝑅𝑔 + 1 + 𝑅𝑔 · 𝐶𝑔 · 𝑆 𝐶𝑔 · 𝑆 1 · 1 + 2𝑅 + 𝑅𝑔 · 𝐶𝑔𝑆 1 + 𝑅𝑔 · 𝐶𝑔 · 𝑆 Para que la frecuencia de corte para – 3dB sea 0,5 Hz tendríamos que imponer la siguiente condición: 1 = 𝑅𝑔 · 𝐶𝑔 · 2𝜋 · 0,5  𝐻𝑧   𝐶𝑔 = 1 1 = = 3,2𝜇𝐹 2𝜋 · 0,5 · 𝑅𝑔 𝜋 · 100𝑘Ω 20/03/15 DRL (Drive Right Leg) La pierna derecha es donde normalmente pondremos la masa del amplificador. Si queremos que la tensión del amplificador sea pequeña, va bien poner un electrodo en la pierna derecha. Ze3, Ze2 y Ze1 son los parámetros concentrados de entre la entrada del cuerpo y la impedancia del amplificador.
La corriente inyectada al paciente, fluye dentro del cuerpo hacia el punto de mínima impedancia (masa). Con lo cual la tensión del punto de la pierna derecha sería: 𝑉!" = 𝑖! · 𝑍!! ≅ 𝑉!" En realidad esta tensión de la pierna derecha será muy diferente de la tensión entre los dos puntos del cuerpo? Vemos que en realidad no, pues la impedancia Ze3 >> Ze2 y Ze1.
𝑉!" = 𝑉! + 𝑉!     2 𝑉 ! 𝑉 ! 𝑉 ! + 𝑉 ! 2𝑉!" 𝑉!" 𝑖! = + = = =   𝑅3 𝑅3 𝑅3 𝑅3 𝑅3 2 Con DRL 𝑉𝑜 = −𝑖𝑓 · 𝑍𝑓 𝑉𝑜 = − 𝑉!" · 𝑍𝑓   𝑅3 2 𝑉!" − 𝑖𝑑 · 𝑍𝑒3 = 𝑉𝑜 Con DRL: 𝑉!" = 𝑖𝑑 · 𝑍𝑒3 𝑉!" !"# !"# = 𝑍𝑓 𝑍𝑓 1 + 𝑅3 1 + 𝑅3 2 2 si Zf = Rf, la tensión en modo común se podría atenuar por un factor 2000, que es mucho.
→  =   𝑉!" !"# !"# 𝑅𝑓 1 + 2 𝑅3 Ro para que sirve? Si la cosa funcionase bien, no contribuiría en el cálculo. No obstante, si se nos rompe el operacional, evita que la tensión llegue a un nivel desmesurado y peligroso para el paciente. Contra mayor sea Ro mejor, dentro de la normativa de seguridad.
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