医用电子电路设计及应用 pdf epub mobi txt 电子书 下载 2025

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周润景，邢婧编著 著

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• 医用电子电路
• 生物医学工程
• 电路设计
• 医疗器械
• 模拟电路
• 数字电路
• 嵌入式系统
• 信号处理
• 传感器技术
• 仪器仪表

店铺： 文轩网旗舰店

出版社： 电子工业出版社

ISBN：9787121314070

商品编码：13150513016

出版时间：2017-05-01

作  者:周润景,邢婧 编著 定  价:39.8 出 版 社:电子工业出版社 出版日期:2017年05月01日 页  数:211 装  帧:平装 ISBN:9787121314070 ●项目1 疲劳检测与消除电路设计
●设计任务
●基本要求
●设计思路
●系统组成
●电路原理图
●模块详解
●软件设计
●调试与仿真
●电路PCB设计图
●实物测试
●思考与练习
●项目2 精神压力自测电路设计
●设计任务
●基本要求
●设计思路
●系统组成
●电路原理图
●模块详解
●Proteus仿真
●部分目录

内容简介

本书介绍了14个典型的医用电子电路设计案例,内容包含疲劳检测与消除电路设计，精神压力自测电路设计，助听、催眠、增强记忆三用电路设计，声光电子催眠电路设计，视力保护测光电路设计，脉冲电疗电路设计，心率检测电路设计，血管弹性测量电路设计，呼吸测量电路设计，口吃矫正器电路设计，心音测量电路设计，电子治疗仪电路设计，心电信号显示检测仪设计，基于脉搏波的提取电路设计。这些案例均来源于作者多年的实际科研项目，因此具有很强的实用性。通过对本书的学习和实践，读者可以很快掌握常用医用电子电路设计的基础知识及应用方法。 周润景,邢婧 编著 周润景教授，中国电子学会不错会员，IEEE/EMBS会员，国家自然科学基金项目"高速数字系统的信号与电源完整性联合设计与优化”等多项国 家级、省部级科研项目负责人，主要从事模式识别与智能系统、控制工程的研究与教学工作，具有丰富的教学与科研经验。 前言    本书通过一系列特定案例分析，向读者详细地介绍了医用电子电路的设计思路和方法，是一本独特的实用技术书籍。    全书介绍了14个电路设计，包括疲劳检测与消除电路设计，精神压力自测电路设计，助听、催眠、增强记忆三用电路设计，声光电子催眠电路设计，视力保护测光电路设计，脉冲电疗电路设计，心率检测电路设计，血管弹性测量电路设计，呼吸测量电路设计，口吃矫正器电路设计，心音测量电路设计，电子治疗仪电路设计，心电信号显示检测仪设计，基于脉搏波的提取电路设计。书中详细介绍了电路的设计任务、基本要求、原理及具体的设计、PCB设计等内容，并且用Proteus和Multism软件对电路进行了功能仿真，验证了电路工作的正确性，提高了电路开发效率，降低了开发成本，使读者能够更深刻地理解电路的工作原理，学习医用电子电路的设计方等

《智能传感器技术与系统集成》 内容简介： 本书系统深入地探讨了智能传感器技术的核心概念、关键理论、前沿进展及其在实际系统中的集成应用。内容涵盖了从传感器的工作原理、信号采集与处理，到微处理器控制、数据通信、以及最终系统级的构建与优化。本书旨在为读者提供一个全面而深入的视角，理解并掌握如何设计、开发和部署高效、可靠的智能传感器系统，以应对日益增长的智能化应用需求。 第一部分：智能传感器基础理论与关键技术 第一章：传感器技术概览与发展趋势 本章首先对传感器的基本概念、分类及其在现代科技中的重要地位进行概述。我们将回顾传感器技术的发展历程，从早期的模拟传感器到如今蓬勃发展的数字和智能传感器。重点将放在智能传感器的定义、特征（如自学习、自适应、自诊断、高精度、低功耗等）及其相对于传统传感器的优势。同时，本章还将展望智能传感器技术未来的发展方向，包括微型化、多功能集成、物联网（IoT）驱动的应用、人工智能（AI）与传感器的融合、新型材料的应用以及环境友好型传感器等，为读者构建一个宏观的技术认知框架。 第二章：核心传感器原理与材料 本章将深入剖析各类主流传感器的基本工作原理。我们将详细介绍以下几类传感器： 物理量传感器： 如温度传感器（热电偶、热敏电阻、红外传感器）、压力传感器（压阻式、电容式、压电式）、位移传感器（LVDT、编码器、超声波传感器）、力传感器（应变片式）、光传感器（光电二极管、光敏电阻、CMOS/CCD图像传感器）等。 化学量传感器： 如气体传感器（半导体氧化物、电化学式、催化燃烧式）、湿度传感器（电容式、电阻式）、pH传感器、生物传感器等。 生物医学传感器： 探讨用于体征监测（心电、血氧、血压）、血糖检测、生物标记物分析等生物医学应用传感器的原理。 新型传感器技术： 介绍MEMS（微机电系统）传感器、纳米传感器、柔性传感器、光学传感器（如光纤传感器）等前沿技术，并讨论其潜在的应用前景。 此外，本章还将对用于制造这些传感器的关键材料进行讨论，包括半导体材料、压电材料、铁电材料、光学材料、生物相容性材料等，分析不同材料特性对传感器性能的影响。 第三章：信号采集与调理技术 传感器输出的原始信号往往是微弱的、带有噪声的，并且可能与后续处理单元的信号电平不匹配。本章将详细介绍信号采集与调理的关键技术，以确保信号的准确性和可靠性。内容包括： 信号放大： 讨论各种放大器的设计与选择，如跨阻放大器（TIA）、仪表放大器、运算放大器等，以及它们在不同信号类型下的应用。 滤波技术： 介绍低通、高通、带通、带阻滤波器的设计原理与实现方法，以及在时域和频域中的噪声抑制策略。 阻抗匹配： 阐述阻抗不匹配对信号传输的影响，以及如何通过阻抗匹配网络优化信号传输效率。 隔离技术： 介绍光隔离、磁隔离等技术，用于保护传感器和后端电路免受高压或共模噪声的干扰。 传感器接口电路设计： 讲解为不同类型传感器设计的专用接口电路，确保信号的高保真度。 第四章：数字信号处理与特征提取 从经过调理的模拟信号中提取有用的信息是智能传感器的核心。本章将聚焦数字信号处理（DSP）技术在传感器数据分析中的应用。内容包括： 模数转换（ADC）： 详细介绍不同ADC架构（逐次逼近、Σ-Δ、流水线、并行等）的原理、性能指标（分辨率、采样率、线性度）及其选择依据。 数字滤波算法： 介绍FIR（有限脉冲响应）和IIR（无限脉冲响应）数字滤波器的设计与实现，以及自适应滤波器的原理及其在动态噪声抑制中的应用。 特征提取技术： 探讨用于从传感器数据中提取关键特征的算法，如傅里叶变换（FFT）用于频域分析，小波变换用于时频分析，以及基于统计的方法（均值、方差、峰值检测）和模式识别技术。 数据压缩与降维： 介绍主成分分析（PCA）、独立成分分析（ICA）等降维技术，以及霍夫曼编码、算术编码等数据压缩技术，以减少数据存储和传输的负担。 第二部分：智能传感器系统设计与集成 第五章：微处理器与嵌入式控制 智能传感器的“智能”很大程度上依赖于其内置的微处理器或微控制器。本章将深入探讨微处理器在智能传感器系统中的角色与设计。 微控制器架构与选型： 介绍RISC/CISC架构、CPU核、存储器（RAM、ROM、Flash）、外设接口（ADC、DAC、PWM、UART、SPI、I2C）等核心组成部分。分析不同微控制器系列（如ARM Cortex-M、AVR、PIC）的特性、功耗、性能及应用场景。 嵌入式软件开发： 讨论传感器驱动程序的设计、实时操作系统（RTOS）的应用、中断处理机制、任务调度策略以及固件更新（OTA）等。 功耗管理： 重点介绍低功耗设计技术，包括休眠模式、动态电压频率调整（DVFS）、硬件加速器利用以及能量采集技术的整合，以延长电池寿命或实现无源运行。 数字信号处理硬件加速： 探讨DSP指令集、专用硬件加速器（如FFT引擎）如何提高数据处理效率。 第六章：通信协议与网络互联 智能传感器系统通常需要与其他设备或云平台进行通信。本章将重点关注传感器数据通信的协议与网络集成。 有线通信接口： 详细介绍UART、SPI、I2C、CAN、Ethernet等常见有线通信协议的工作原理、接口规范、优缺点及其适用场景。 无线通信技术： 深入探讨低功耗广域网（LPWAN）技术，如LoRa、NB-IoT、Sigfox；短距离无线技术，如Bluetooth Low Energy (BLE)、Zigbee、Wi-Fi。分析它们的覆盖范围、功耗、数据速率、成本和安全特性。 物联网（IoT）通信协议： 介绍MQTT、CoAP、HTTP等在IoT应用中广泛使用的消息传输协议，分析它们的发布/订阅模式、资源受限设备支持以及与云平台的对接。 网络拓扑与架构： 讨论点对点、星型、总线型、网状等网络拓扑结构，以及边缘计算、云端计算在传感器网络中的部署模式。 第七章：系统集成与开发平台 将独立的传感器模块、处理器和通信单元有效地集成起来，构建一个功能完善的智能传感器系统是最终目标。本章将涵盖系统集成过程的关键方面。 模块化设计与协同： 介绍如何进行模块化设计，以便于组装、测试和维护。讨论不同技术领域的工程师（硬件、软件、嵌入式）如何协同工作。 PCB设计与布局： 讲解PCB（印刷电路板）设计中的关键考虑因素，如信号完整性、电源完整性、电磁兼容性（EMC）、散热以及元器件布局优化。 集成开发环境（IDE）与仿真工具： 介绍常用的嵌入式IDE、仿真器、逻辑分析仪、示波器等硬件调试工具，以及软件仿真、代码编辑器、编译器、调试器等软件开发工具链。 原型开发与测试： 强调原型开发的重要性，以及如何通过各种测试（功能测试、性能测试、环境测试、可靠性测试）来验证系统的设计。 第八章：数据融合与高级分析 当多个传感器协同工作时，通过数据融合可以获得比单个传感器更全面、更准确的信息。本章将探讨数据融合的技术与高级分析方法。 多传感器数据融合： 介绍不同层级的数据融合方法，包括低级融合（原始数据融合）、中级融合（特征融合）和高级融合（决策融合）。探讨卡尔曼滤波、粒子滤波等在状态估计与跟踪中的应用。 机器学习与人工智能在传感器数据中的应用： 介绍如何利用监督学习（分类、回归）、无监督学习（聚类、异常检测）和深度学习（CNN、RNN、LSTM）等模型来分析传感器数据，实现智能识别、预测和决策。 时间序列分析： 探讨用于分析传感器生成的时间序列数据的技术，如 ARIMA 模型、趋势分析、周期性检测等，以理解系统行为的变化和预测未来趋势。 不确定性量化与置信度评估： 介绍如何评估传感器测量和融合结果的不确定性，并提供置信度度量，以便于上层应用做出更可靠的判断。 第三部分：智能传感器应用与未来展望 第九章：典型应用案例分析 本章将通过具体的应用案例，展示智能传感器技术在各个领域的实际应用价值。 智能家居： 智能温控、安防监控、空气质量监测、智能照明等。 工业自动化与物联网（IIoT）： 状态监测、预测性维护、生产过程优化、智能仓储等。 智慧城市： 交通管理、环境监测（空气、水质、噪音）、智慧能源、公共安全等。 可穿戴设备与健康监测： 运动追踪、生命体征监测（心率、血氧、睡眠）、疾病早期预警等。 自动驾驶与机器人： 环境感知（激光雷达、摄像头、毫米波雷达）、定位导航、障碍物检测与避障等。 农业物联网： 土壤监测、精准灌溉、作物生长状态评估、病虫害预警等。 本章将深入分析每个案例背后的技术挑战、解决方案以及带来的效益。 第十章：智能传感器系统的可靠性、安全与伦理考量 随着智能传感器系统应用的普及，其可靠性、安全性以及相关的伦理问题也日益受到关注。 可靠性设计与测试： 探讨极端环境下的传感器性能、老化效应、故障模式分析（FMEA）以及冗余设计等提高系统可靠性的方法。 数据安全与隐私保护： 介绍数据加密、访问控制、身份认证等安全措施，以及在传感器数据采集、传输和存储过程中如何保护用户隐私。 电磁兼容性（EMC）与抗干扰设计： 讲解如何设计和测试传感器系统以满足EMC标准，减少电磁干扰对设备性能的影响。 伦理与社会影响： 讨论智能传感器技术可能带来的伦理挑战，如数据滥用、算法偏见、就业影响以及社会公平性等问题，并提出相应的思考和应对策略。 第十一章：前沿技术与未来趋势 本章将对智能传感器领域的最新研究动态和未来发展趋势进行展望。 AIoT（人工智能与物联网）的深度融合： 探讨AI算法在边缘端传感器上的部署，实现更快速、更智能的本地化决策。 数字孪生与传感器网络： 介绍如何利用传感器数据构建物理世界的数字孪生，实现更精细化的模拟、预测和控制。 无源与能量采集传感器： 关注无需外部电源供电的传感器技术，以及利用环境能量（如光、热、振动）进行能量采集的最新进展。 生物集成与神经接口传感器： 探讨将传感器与生物体进行更深层次的交互，例如用于脑机接口、体内监测等。 可持续性与绿色传感器： 讨论开发环境友好型材料、低能耗设计以及可回收传感器等，以应对日益严峻的环境挑战。 通过对本书内容的系统学习，读者将能够掌握智能传感器技术的设计原理、实现方法和应用实践，为开发下一代智能化系统打下坚实的基础。本书适合高等院校相关专业的学生、科研人员、以及从事嵌入式系统、物联网、自动化、机器人、医疗电子等领域的工程师阅读。

评分☆☆☆☆☆

这本书的出版，对于那些希望在医疗器械领域进行创新设计，或是深耕现有产品改进的工程师来说，无疑是一场及时雨。它所提供的不仅仅是知识的集合，更是一种解决问题的思路和方法论。书中对于各种医用电子电路的剖析，从原理的引入，到关键参数的分析，再到实际应用中的挑战与应对，都体现了作者深厚的行业经验和严谨的科学态度。我特别欣赏书中对“电磁兼容性（EMC）”这一关键环节的详尽论述。在医疗设备领域，EMC问题直接关系到设备的安全性、稳定性和准确性，这本书从理论基础到实际布线、屏蔽、滤波等多个层面提供了切实可行的解决方案，这对于避免设备在复杂电磁环境下出现故障至关重要。此外，书中关于“低功耗设计”的章节也让我受益匪浅。在许多便携式医疗设备，如可穿戴健康监测器或植入式电子设备中，延长电池寿命是设计的核心目标之一。作者通过分析不同电路架构的功耗特性，以及介绍各种低功耗器件和设计技巧，为我们提供了宝贵的参考。书中列举的案例研究，覆盖了从基本的生命体征监测到更复杂的诊断成像设备的辅助电路，这些案例不仅具有很强的代表性，而且提供了可供借鉴的设计思路和工程实践。它不是一本简单的教科书，而更像是一位经验丰富的设计师在与你进行一对一的技术交流，分享他的智慧和心得。

评分☆☆☆☆☆

这本书绝对是为那些对生物医学工程领域充满好奇，但又对底层技术感到一丝畏惧的读者量身打造的。初翻开时，那些复杂的电路图和专业的术语确实让人望而却步，仿佛置身于一个陌生的技术迷宫。然而，作者用一种非常亲切的方式，循序渐进地引导我们走进医用电子电路的世界。他们没有上来就抛出高难度的理论，而是从基础的电子元件入手，比如电阻、电容、晶体管，用生动的类比和图示解释了它们在人体生理信号检测中的作用。我尤其喜欢作者在解释“差分放大器”时，将其比作一个“能分辨细微差异的耳朵”，非常形象地勾勒出了它在区分信号和噪声方面的关键功能。接着，书中详细阐述了各种传感器的工作原理，从心电图的电极放置到脉搏血氧仪的光电转换，再到体温传感器的热电效应，每一个环节都讲解得透彻而清晰。让我印象深刻的是，作者并没有仅仅停留在理论层面，而是结合了实际的电路设计和应用案例，例如如何设计一个低噪声的前置放大器来捕捉微弱的心脏电信号，或者如何构建一个能够稳定输出精确电压的电源模块来保证医疗设备的可靠性。书中提供的电路图虽然专业，但作者附加的注释和解释，加上一些逻辑框图，使得理解起来不再困难。我感觉自己不再是被动地接受信息，而是真的在参与到这个设计过程中，思考每一个组件的选型和连接的意义。对于想要跨入这个领域，或者仅仅是对“医疗设备是如何工作的”感到好奇的读者来说，这本书无疑是一扇绝佳的入门之门。

评分☆☆☆☆☆

这本书的价值，在于它能够将看似遥不可及的高端医疗设备，通过逻辑清晰的电路设计，变得触手可及。它不是那种只能让实验室里的专家阅读的晦涩文献，而是为那些希望理解“黑匣子”内部运作，并有可能参与到其中设计的读者所准备的。我被书中对于“医疗级电源设计”的严谨性所折服。医疗设备的电源必须具备极高的稳定性和安全性，任何微小的波动都可能导致严重的后果。这本书详细分析了各种电源拓扑的优缺点，以及在隔离、滤波、过压保护等方面的设计考量，并给出了具体的电路实现方案，这让我对医疗电源的可靠性有了全新的认识。同时，书中对“故障诊断和安全监测”机制的阐述也让我受益匪浅。在医疗设备的设计中，能够及时发现并隔离潜在的故障，是保障患者安全的关键。作者通过讲解如何在电路中集成自检功能、冗余设计以及异常状态报警机制，为我们提供了一套全面的安全防护体系。这本书的行文风格也非常讨喜，作者能够用通俗易懂的语言解释复杂的概念，并通过大量的插图和流程图来辅助理解，使得学习过程变得轻松而高效。对于任何想要深入了解医用电子电路设计，并希望将其应用于实际产品开发的读者来说，这本书都将是一个宝贵的财富。

评分☆☆☆☆☆

我是一名初涉医疗电子行业的学生，一直以来都对这个领域充满热情，但苦于缺乏系统性的知识体系。这本书就像一位经验丰富的引路人，为我打开了一扇通往医用电子电路设计奥秘的大门。最让我惊喜的是，它并没有回避那些看似枯燥的技术细节，而是将它们巧妙地融入到解决实际问题的过程中。例如，在介绍“模拟前端”设计时，作者并没有只罗列放大器和滤波器，而是详细解释了为什么选择特定的运算放大器以获得更高的增值和更低的噪声，以及如何根据信号的频率特性来设计最佳的滤波器截止频率。书中对“数字信号处理（DSP）”在医疗设备中的应用也进行了深入的探讨。我之前对DSP的理解仅停留在理论层面，但这本书通过讲解如何在医学影像处理、生物信号滤波和模式识别等方面的具体应用，让我看到了DSP的强大力量和实际价值。特别是关于“实时操作系统（RTOS）”在医疗设备控制中的作用，书中提供了详尽的解析，让我理解了如何通过RTOS来管理复杂的任务调度，确保医疗设备在紧急情况下也能稳定可靠地运行。此外，本书对“人体安全”和“电击防护”的论述也让我印象深刻，这充分体现了作者对医疗电子产品安全性的高度重视，提供了许多宝贵的工程设计指导。

评分☆☆☆☆☆

对于我这样一个已经在这个行业摸爬滚打多年的老兵来说，能看到一本如此详实且具有前瞻性的著作，实在是一种幸运。这本书在对经典医用电子电路设计原则进行梳理的同时，也积极拥抱了最新的技术发展趋势。书中关于“生物传感器接口电路”的深入讲解，尤其是我感兴趣的部分。传统的生物传感器往往需要复杂的信号调理电路，而这本书不仅介绍了各种新兴的生物传感技术，如基于微流控和纳米材料的传感器，还详细阐述了如何设计与之匹配的高精度、低功耗接口电路，这对于推动下一代诊断和监测技术的进步至关重要。另外，在“无线医疗通信”这一章节，作者并没有停留在基础的无线协议介绍，而是深入探讨了如何在医疗设备中实现低功耗、高可靠性以及安全的无线数据传输，例如对低功耗蓝牙（BLE）、Zigbee等协议在心电图、血糖监测等设备中的具体应用进行了分析，并给出了实现方案。这本书的另一个亮点在于，它充分考虑到了法规遵从性在医疗器械开发中的重要性。书中对“IEC 60601系列标准”的应用和理解进行了详细的阐释，这对于任何希望将产品推向市场的工程师来说，都是不可或缺的知识。它不仅仅是一本技术手册，更是一本关于如何在严谨的法规框架下实现创新和可靠性的指南。