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Questions and Answers
Qual è il principale obiettivo dell'aggiunta di due amplificatori operazionali nell'amplificatore differenziale?
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Come viene determinata la larghezza di banda del sistema di misura?
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Qual è la funzione principale dei filtri passa-basso?
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Qual è uno dei criteri distintivi per definire i filtri analogici?
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Qual è l'effetto della larghezza di banda sul processo di conversione del segnale?
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Qual è la caratteristica principale di un filtro passa-basso?
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Cosa rappresenta il guadagno di un filtro?
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Qual è la funzione del diagramma di Bode?
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Cosa contraddistingue un filtro ideale rispetto a un filtro reale?
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Come viene definita la gamma di frequenze che non vengono attenuate da un filtro?
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Quale affermazione descrive meglio il processo dei sistemi di misurazione biomedica?
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Quale termine viene comunemente utilizzato per riferirsi ai processi fisiologici che producono energia elettrica?
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In quale situazione è necessario utilizzare un amplificatore da corrente a tensione?
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Che cosa determina la pendenza della curva di attenuazione di un filtro?
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Qual è la principale funzione del primo stadio di un sistema di misura biomedico?
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Qual è la relazione tra il numero di elementi di accumulo di energia e l'ordine del filtro?
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Cosa accade all'acutezza iniziale delle caratteristiche di attenuazione se si aumenta l'ordine del filtro?
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Qual è una caratteristica degli amplificatori biomedici?
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Quale affermazione è vera riguardo all'aumento dell'acutezza iniziale senza aumentare l'ordine del filtro?
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Qual è la caratteristica principale di un filtro del secondo ordine?
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Qual è il ruolo della variabile 'Fs' nel codice MATLAB fornito?
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Come si calcola la dimensione del passo di quantizzazione 'q' per un ADC?
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Cosa rappresenta il termine 'LSB' quando si parla di risoluzione ADC?
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Qual è il significato della variabile 'TT' nel contesto del codice MATLAB?
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Quale affermazione riguardo alla quantizzazione dei segnali è corretta?
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Study Notes
Processi Fisiologici e Misure di Energia
- Molti processi fisiologici producono energia che può essere rilevata.
- Misure dirette dell'attività elettrica nel cuore, nei muscoli e nel cervello forniscono esempi di misurazione diretta dell'energia fisiologica.
- L'energia è già elettrica e deve essere convertita da corrente ionica a corrente elettronica utilizzando un "elettrodo".
- Queste fonti sono spesso indicate come ExG, dove "x" rappresenta il processo fisiologico (ECG - elettrocardiogramma, EEG - elettroencefalogramma, EMG - elettromiogramma, EOG - elettrooculogramma).
- Un'eccezione a questa terminologia è la risposta galvanica cutanea (GSR), l'attività elettrica generata dalla pelle.
Amplificatore/Dettatore
- La progettazione del primo stadio analogico di un sistema di misura biomedico dipende dal funzionamento del trasduttore.
- Se il trasduttore si basa su una variazione della proprietà elettrica, il primo stadio deve convertire questa variazione in una variazione di tensione.
- Se il trasduttore ha un solo elemento sensibile, il segnale è "single ended" (es. termistore).
- Se il trasduttore produce un'uscita in corrente, viene usato un amplificatore da corrente a tensione per produrre un'uscita in tensione (es. rilevatori di luce).
- Può essere richiesta amplificazione aggiuntiva oltre al primo stadio.
Amplificatore Biomedico
- È un amplificatore operazionale, definito per strumenti, particolarmente adatto per l'amplificazione di segnali deboli provenienti da trasduttori.
- La sua struttura deriva dall'amplificatore differenziale.
- Ha due amplificatori operazionali in più che migliorano l'impedenza d'ingresso e permettono di variare l'amplificazione del segnale.
Elaborazione del Segnale Analogico
- L'elaborazione del segnale più completa viene eseguita su dati digitalizzati, ma è spesso necessaria un'elaborazione del segnale analogico.
- Una delle elaborazioni più frequenti utilizza filtri analogici, limitando la gamma di frequenze o la larghezza di banda del segnale.
- Questo filtraggio stabilisce la larghezza di banda del sistema di misura complessivo.
- La larghezza di banda del segnale influenza il processo di conversione da segnale analogico a digitale.
Filtri Analogici
- I filtri analogici sono dispositivi elettronici che eliminano frequenze selezionate.
- Sono definiti in base alle frequenze non soppresse.
- I filtri passa-basso consentono il passaggio di basse frequenze con minima attenuazione.
- I filtri passa-alto fanno passare le frequenze alte, ma attenuano quelle basse.
- I filtri passa-banda rifiutano le frequenze al di sopra e al di sotto di una regione di banda passante.
- I filtri band-stop fanno passare le frequenze su entrambi i lati di una gamma di frequenze attenuate (es. Notch).
Spettro
- Il guadagno del filtro è il rapporto tra l'ampiezza del segnale di uscita e l'ampiezza del segnale di ingresso in funzione della frequenza (dB).
Filtri Analogici: Banda Passante
- La larghezza di banda di un filtro è definita dalla gamma di frequenze che non vengono attenuate.
- Queste frequenze non attenuate sono chiamate frequenze della banda passante.
- I filtri ideali hanno banda passante perfettamente piatta e una pendenza di attenuazione infinita.
- I filtri reali hanno una regione di banda passante piatta, ma attenuano con una pendenza più dolce.
Filtri Analogici: Ordine
- La pendenza della curva di attenuazione di un filtro è correlata alla sua complessità: i filtri più complessi hanno una pendenza maggiore.
- La complessità è proporzionale al numero di elementi di accumulo di energia nel circuito (condensatori).
- Ogni dispositivo di accumulo indipendente porta a un ordine aggiuntivo del polinomio nel denominatore dell'equazione della funzione di trasferimento.
Filtri Analogici: Nitidezza Iniziale
- Sia la pendenza che la nitidezza iniziale aumentano con l'ordine del filtro, ma aumentando l'ordine aumenta anche la complessità e il costo del filtro.
- È possibile aumentare l'acutezza iniziale delle caratteristiche di attenuazione senza aumentare l'ordine del filtro, accettando qualche irregolarità nella banda passante.
Campionamento
- Il campionamento consiste nel prendere misurazioni discrete del segnale ad intervalli regolari.
- La frequenza di campionamento (Fs) determina il numero di campioni presi al secondo.
Quantizzazione
-
La suddivisione dell'ampiezza del segnale in livelli discreti è chiamata quantizzazione.
-
Il valore numerico equivalente del segnale quantizzato approssima il livello del segnale analogico, e la risoluzione dipende dal numero di valori disponibili.
-
La tensione minima che può essere risolta e la dimensione della fetta di ampiezza sono chiamate livello di quantizzazione.
-
La dimensione della fetta in volt è l'intervallo di tensione del convertitore diviso per il numero di valori discreti disponibili.
-
Se il convertitore produce un numero binario con b bit precisi, il numero di valori non nulli è (2b - 1).
-
Se l'intervallo di tensione del convertitore varia tra 0 e VMAX volt, la dimensione del passo di quantizzazione, q, in volt, è data da:
q = VMAX / (2b - 1).
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Description
Questo quiz esplora i processi fisiologici legati alla produzione e alla misurazione dell'energia. Tratta in particolare delle tecniche di misurazione come ECG, EEG ed EMG, e dei principi di funzionamento degli amplificatori nei sistemi biomedici. Metti alla prova le tue conoscenze sulla fisiologia e sull'ingegneria biomedica.
