Messung und Analyse myoelektrischer Signale - Communications ...
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5. Entwicklung <strong>und</strong> Aufbau eines Mess- <strong>und</strong> Erfassungssystems<br />
5.2.2. Einstellbarer Nachverstärker<br />
Die Aufgabe des Nachverstärkers ist die weitere Verstärkung des von der Sensoreinheit<br />
aufgenommenen Signals. Hier wird eine nicht invertierende Operationsverstärkerschaltung<br />
verwendet. Eingangssignal <strong>und</strong> Ausgangssignal einer solchen Verstärkerschaltung<br />
sind phasengleich. Der Spannungsverstärkungsfaktor wird über das Widerstandsverhältnis<br />
der Reihen-Spannungs-Gegenkopplung bestimmt. Abbildung 5.6 zeigt den Schaltplan<br />
der Schaltung. Die Verstärkung der Schaltung ist einstellbar <strong>und</strong> ergibt sich aus:<br />
VU =<br />
R4<br />
+ 1 , (5.2)<br />
Rx + R10<br />
wobei Rx = R5, R6, R7, R8 oder R9 ist. Tabelle 5.1 gibt die berechneten Werte der<br />
Widerstände <strong>und</strong> Verstärkungen an. Als Operationsverstärker wird der TL062 verwendet.<br />
Seine Eingangs-Offsetspannung beträgt laut Datenblatt [39] (auf der im Anhang<br />
A.4 beigefügten CD-Rom enthalten) maximal 10 mV. Der Spannungsteiler aus R10 <strong>und</strong><br />
R11 arbeitet zusammen mit dem Trimmpotentiometer R12 als DC-Offsetkorrektur des<br />
Verstäkers <strong>und</strong> ermöglicht die Korrektur potentiell hoch verstärkter Eingangs-Offsetspannungen.<br />
Der Operationsverstärker ist über den passiven Hochpass aus C9 <strong>und</strong> R1<br />
an die Sensoreinheit angeschlossen. Der Hochpass entkoppelt den Verstärker gleichspannungsmäßig<br />
von der Sensoreinheit. Auf diese Weise hat die Sensoreinheit keinen Einfluss<br />
auf die DC-Offsetspannung. Diese ist folglich nur von der Eingangs-Offsetspannung<br />
des OPs <strong>und</strong> dem Spannungsabfall an seinem Eingangswiderstand R1 abhängig. Der<br />
Eingangsoffsetstrom, laut TL062 -Datenblatt maximal 200 pA, verursachte an R1 einen<br />
maximalen Spannungsabfall von 200 µV <strong>und</strong> trägt lediglich in niedrigem Maße zur DC-<br />
Offsetspannung bei.<br />
Rx<br />
VU<br />
R5 = 4,75 kΩ 2<br />
R6 = 1,18 kΩ 5<br />
R7 = 511 Ω 10<br />
R8 = 237 Ω 20<br />
R9 = 82,5 Ω 50<br />
Tabelle 5.1.: Verstärkungsfaktoren der zweiten Verstärkerstufe<br />
Die Transistoren Q1 <strong>und</strong> Q2 vom Typ BC550 schützen den Verstärkereingang vor kurzeitigen<br />
hohen Überspannung die beispielsweise durch statische Aufladung entstehen<br />
können. Solche augenblicklichen Überspannungen werden in diesem Fall über die positive<br />
bzw. negative Spannungsversorgung abgeleitet. Der Vorteil von Transistoren an<br />
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