Electromedicina e Instrumentación Biomédica Unidad 3. Bioamplificadores y Procesamiento de Señales

Contenido 3.1 Componentes electrónicas y Análisis de Circuitos. 3.2 Amplificadores 3.3 Filtros 3.4 Conversión Análogo-Digital y Digital-Analógica. 3.5 Procesamiento Digital de Señales

Objetivos Describir los principales circuitos que se emplean en los equipos médicos. Seleccionar los amplificadores y filtros apropiados para un tipo de aplicación. Definir los conceptos relacionados con los procesos de conversión AD y DA Explicar los procedimientos comunes para el Procesamiento de Señales en Biomedicina.

Conducta estática ideal de un DAC de 3-bits Para cada cadena digital hay una única salida analógica.

Salida ideal

Contador Conversor D/A

Conversor D/A

D/A en paralelo

Conversor D/A

D/A BCD

Ejemplo D/A BCD

Digitalización de una señal

Relación básica entre Entrada - Salida

Errores comunes en ADCs

Tipos de ADC Rampa digital Contador Aproximaciones sucesivas Voltaje a frecuencia Flecha

ADC de rampa digital

ADC de rampa

Esquema de funcionamiento

ADC aproximaciones sucesivas

ADC aproximaciones sucesivas

Ilustración de funcionamiento

Diagrama general

ADC de contador

ADC convertidor Voltaje a Frecuencia

ADC convertidor Voltaje a Frecuencia

ADC Paralelo (Flash)

ADC de flecha

Señales de control típicas

ADC típico de aprox-susc.

Tiempo de Conversión Existe un tiempo de conversión ( Tc ) que necesita el ADC para sacar un número digital a partir de recibir un dato analógico con el fin de que al existir una variación en la entrada no surja una confusión en la conversión. El cambio de voltaje máximo en la entrada contra el tiempo está dado por la siguiente ecuación:

Muestreo y Retención Para reducir el tiempo de conversión ( Tc ) se utiliza un circuito de muestreo y retención (sample-and-hold - S/H). Este circuito toma el voltaje de entrada y lo mantiene constante, así el conversor realiza la conversión casi inmediatamente, y el tiempo de retardo solo viene dado por el (S/H) ya que tarda en recibir el comando de hacer el muestreo y la retención. Este nuevo tiempo es llamado tiempo de apertura ( Ta ), y está dado comúnmente en nanosegundos (ns).

Conexiones de interconexión

Voltímetro mediante ADC

Formas de onda de VD

Conversión mediante ADC con entradas multiplexadas

Control de dispositivo de posicionamiento (elevador)

Control de error de cuantización

Ajuste de la señal de entrada

Cuantificación Proceso mediante el cual se convierte de una amplitud infinitamente precisa a un valor binario.

Muestreo y Retención (S/H) Circuito (sample-and-hold: S/H) utilizado para mantener la señal analógica en un valor constante durante todo el tiempo en que el conversor Analógico Digital realiza la conversión.

Esquema típico de S/H Buffer de señal integrado por un amplificador con entrada de alta impedancia y baja impedancia de salida y un capacitor de retención Amplificador operacional

Señales continua y muestreada (b)