医用电子学基础教学大纲
《医学电子学基础》课程简介(医学影像、医学检验)
《医学电子学基础》课程简介
课程名称：《医学电子学基础》
英文名称：《Medical Electronics Base》
开课单位：基础医学院物理学教研室
课程性质：必修课
总学时：54学时，其中理论：34学时，实验：20学时
学分：3学分
适用专业：医学影像、医学检验
教学目的：通过教学使学生掌握医学影像、医学检验专业所需要的电子学基础理论、基本知识和基本技能，为学生学习与本专业相关的后续课程奠定必要的
基础。
内容简介：医学电子学基础是研究电子技术和生物医学相联系的一门学科。
本课程介绍电路基础、放大器的基本原理、生物医学常用放大器、集成运算放
大器、振荡电路和直流电源等内容。
采取以课堂教学、教师讲授为主和
综合（启发式、讨论式）等教学方法。
基本按小班方式上课，小组进行
实验。
采取计算机多媒体辅助教学方式、实物示教等。
适当布置一定数
量的习题作业，并介绍一些课外参考书。
考核形式：闭卷考试
教材：《医学电子学基础》，人民卫生出版社，陈仲本，2版，2005年。
参考书目：《模拟电子技术基础》，高等教育出版社，童诗白，3版，2002年。
主讲教师：方涌副教授任社华副教授令狐昌勤副教授。
《医用电子学》教学大纲
《生物医学电子学》课程教学大纲课程代码：CD04329总课时：45学时（其中理论知识讲授30学时，实践15学时）适用专业：应用电子技术专业一、课程的地位、性质和任务本课程的先修课程为：模拟电子技术、数字电子技术、微机原理、信号与系统等。
生物医学工程是通过工程的手段解决生命科学、医学临床与基础研究中的问题，而电子科学与技术是工程中最重要、最有效和必不可少的手段。
本课程的目的是使学生了解电子科学与技术在生命科学中的应用，掌握常见医学传感器及医学仪器的工作原理。
二、教学基本要求1、了解电子科学与技术在生命科学、医学临床与基础研究中的作用、限制和挑战。
2、基于生物医学电子学的系统组成与特点。
3、掌握常见医学传感器及医学仪器的工作原理。
三、教学内容第一讲生物医学电子学概述有关概念：医学仪器、生物信号医学仪器的结构和工作方式医学仪器的特性和分类第二讲医学测量仪器中的噪声和干扰生物信息测量中主要的噪声和干扰的类型人体电子测量中的干扰形成的三个条件人体电子测量中抑制干扰的措施第三讲生物医学传感器常见生物医学传感器的原理、特性及接口电路第四讲生物信号处理重点是生理参数的测量放大器的结构原理第五讲生物电测量仪器生物电位的基础知识心电图机、脑电图机和肌电图机的基本原理、基本结构和基本电路第六讲电疗与电刺激仪器治疗仪器的分类电刺激治疗类仪器的原理心脏起搏器和除颤器的结构原理、分类等第七讲医用电子仪器的电气安全医学仪器在使用过程中的电气安全问题医学仪器的安全标准的介绍第八讲医疗仪器产品的认证四、考核方式及成绩构成1、平时作业3－5次，占总成绩的40%。
2、平时出勤的20%。
3、实践报告占总成绩的40%。
五、教学参考书目本课程教材：李刚编《生物医学电子学》。
医学电子学基础实验大纲
《医学电子学》实验教学大纲课程名称：医学电子学适应专业：影像专业诊断方向实验指导书名称：《电子学实验指导》主编：周英君吉林科技出版社一、学时：总学时：20二、本实验课的任务、性质与目的：医学电子学实验课程是重要实践性课程，其性质与任务是：通过实验，使学生加深对《医学电子学》理论课程内容的理解，加强理论联系实际，培养学生的实际动手能力，解决问题能力和电子线路设计的初步能力。
为进一步学习专业课程及后续的课程打下坚实的实践基础。
三、基本要求：1、正确使用常用电子仪器。
如双踪示波器、信号发生器、稳压电源、交流毫伏表、万用电表等。
2、掌握电子电路的基本测试技术。
如电压放大倍数、输入及输出电阻、频率特性的测试等。
3、初步具有分析、寻找和排除电子电路中常见故障的能力。
4、具有正确处理实验数据、分析误差的能力。
5、具有查阅电子器件手册的能力。
6、根据技术要求能选用合适的元器件，初步具有设计电子小系统并进行组装和调试的能力。
7、能独立写出严谨的、有理论分析的、实事求是的、文理通顺的、字迹端正的实验报告。
四、实验方式与基本要求：本实验课一门专业基础课程，课程重点是电路测试分析与设计能力的培养。
(一) 实验方式主要有：1．根据教师的指导，从必修实验中选出24学时实验。
2．由指导老师讲解实验的基本要求，完成的任务操作要领及注意事项。
3．实验2人一组，由学生独立操作完成实验。
4．学生在完成预习报告后才能进入实验室进行实验。
(二) 基本要求为：1．熟练掌握电子实验仪器的使用方法及使用范围。
2．熟练掌握各种电量的测量方法及步骤。
3. 能按电路图接线和查线，能进行实验操作、读取数据、观察实验现象和观测波形，判断和排除简单的线路故障。
4. 具有正确处理实验数据、分析误差的能力。
5. 具有分析、寻找和排除电子线路中常见故障的能力。
6. 能独立写出有理论分析、实事求是、文理通顺、字迹端正的实验报告和设计报告。
六、考核方式与评分办法：1．学生每次做完实验要进行登记。
医学电子学基础
第一章 电路基础
电路理论是从物理学中的电磁学发展起来的，其 基本概念和基本定律是电子技术的基础，分析和综合 方法已在仪器设计中得到广泛应用． 第一节 直流电路 第二节 电路的暂态过程 第三节 交流电路
医学电子学基础
第一节 直流电路
一.电路的基本概念
电荷在电场作用下的定向移动叫电流(current)，
R (resistance):电阻
G (conductance):电 导，两者互为倒数。
电路的组成如图1-1
所示。
欧姆定律
内电路
I U GU R
医学电子学基础
二. 基尔霍夫定律（Ｋ irchhoff’s Law) 用于进行复杂电路的计算。
支路(branch):通过同一电流 的每个分支电路。
节点(nodal point):二条或三 条以上通电支路的汇合点。
从上面的例子可以看出，利用基尔霍夫定律求解电 路时，如果有m个未知数，则需要列出m个独立方 程，若电路有n个节点，则只能列出(n-1)个节点电 流方程，其余m-(n-1)个方程应为独立的回路方程 (电压方程)，即所选择的每一个回路至少含有一个 其他回路没有包含的未知数。
上例中n=2(a,b)，m=3，独立的回路方程为2个。
医学电子学基础
电路如图1-3所示。 El=4.0V,E2=6.0V,R1=1.0Ω,R2=1.5Ω,R3=10 Ω,计算I1,I2,I3的值。
解：假设各支路的电流方向如图中的箭头所 示，根据基尔霍夫第一定律，对于节点a，有
I1+I2-I3=0 (a) 根据基尔霍夫第二定律，对于回路dcabd(逆 时针方向)，有
医学电子学基础
医学电子学基础
课程安排
理论学时36，实验学时18，共54学时。周4学 时，实验安排在周三下午。
医学电子学基础五年制教学大纲(36学时)
《医用电子学基础》五年制教学大纲课程编号：20课程名称：《医用电子学基础》英文名称：《Medical Electronics》课程类型：学科基础课总学时： 36学时讲课学时： 36学时实验学时：0学时学分：2学分适用对象：医学影像学医用电子学基础是医学影像学专业的一门重要的专业基础课。
随着电子技术的高度发展并越来越多地引进医学领域，形成电子技术与医学的相互交叉、相互渗透。
日益增多的现代生物医学仪器，已成为医学临床诊断、治疗、检验、影像、护理、康复等不可缺少的工具和手段。
由于医用电子学基础的内容极其丰富，所涉及的学科范围相当广泛，本大纲本着从实际出发的原则，在加强基本概念、基本分析方法的基础上以分立元件为基础，突出集成电路的运用。
力求使学生通过学习后借助医学仪器说明书能理解电路原理图，正确使用仪器，充分开发仪器的功能，并为进一步学习现代医学诊疗仪器、分析仪器、检验仪器打下基础。
第二章基本放大电路目的要求：一、掌握：1、半导体二极管的单向导电性。
2、半导体三极管的放大作用，截止、放大、饱和三种状态；3、共发射级放大器静态工作点的估算法及图解分析法。
二、熟悉晶体二极管的伏安特性及主要参数、晶体三极管的输入输出特性、多级放大器、直流通路、放大器的性能指标。
三、了解晶体管的主要参数、频率特性。
学时安排: 10学时教学内容：一、基本概念或关键词：半导体、本征半导体、杂质半导体、放大倍数、输入阻抗、输出阻抗、通频带、非线性失真等。
二、主要教学内容：1、晶体二极管：（1）半导体的导电特性；（2）PN结及其单向导电性；（3）晶体二极管及其特性；（4）特殊二极管。
2、晶体三极管：（1）晶体三极管的结构；（2）晶体三极管的放大作用；（3）晶体三极管的特性曲线；（4）晶体三极管的主要参数。
3、基本放大电路：（1）放大电路的基本概念；（2）基本放大电路及其工作状态分析；（3）放大电路性能指标的计算；（4）静态工作点稳定电路；（5）多级放大电路。
医学教案 医学电子学1常用半导体器件
空穴：共价键中的空位。 电子空穴对：由本征激发（热激发）而产生 的自由电子和空穴总是成对出现的，称为电子— 空穴对。所以，在本征半导体中： ni=pi （ni－自 由电子的浓度；pi－空穴的浓度）。
K1—常数，硅为3.8710-6K-3/2/cm3，锗为 1.7610-6 K-3/2/cm3 ；T—热力学温度；EGO—禁带 宽度，硅为1.21eV，锗为0.785eV ；k—波耳兹曼 常数，8.63 10-5 eV/K。（e—单位电荷，eVJ）
二.PN结的单向导电性
正偏与反偏：当外加电压使PN结中P区的电位 高于N区的电位，称为加正向电压，简称正偏；反 之称为加反向电压，简称反偏。
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医学电子学基础
13
1. PN结加正向电压 PN结加正向电压时，呈现低电阻，具有较大的正
于导体和绝缘体之间。
2. 半导体的晶体结构
典型的元素半导体有硅Si和锗Ge ，此外，还 有化合物半导体砷化镓GaAs等。
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医学电子学基础
2
半导体的导电性能是由其原子结构决定的，就 元素半导体硅和锗在而绝言对，零其度原时子，序价数电分子别都为处1于4和稳定 3电 如2图子，1（但.1价它.1所电们示子有。）一数个状有均共态自为同，由4的在电，特纯子其点净，原：的是子即半一结原导个构子体 绝和最中 缘晶外基 体体层本 。结的上构没
半导体中载流子的移动 ：如图1.1.3所示。从图中 可以看出，空穴可以看成是一个带正电的粒子，和 自由电子一样，可以在晶体中自由移动，在外加电 场下，形成定向运动，从而产生电流。所以，在半 导体中具有两种载流子：自由电子和空穴。
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医学电子学基础
《医用电子学》全套精品课件
节点(Node)指三条及三条以上的支路汇总的地方称为节点
回路(Loop)指电路中的任一闭合路径。
例
b
I1 a I4 I3 d I6 I2 R6 I5 c
支路？
支路：ab、ad、… ... （共6条）
结点？
结点：a、 b、… ... (共4个）
回路？
回路：abda、 bcdb、 … ... （共7 个）
二极管
……
电子电路及其应用 滤波 ……
电源
3.数字电路：
考核方式：
理论考核闭卷笔试，占总成绩的50％，实验考核占 总成绩的30％，实验报告与平时成绩占总成绩的20 ％。
本课程是电子类课程的基础，学时少，内容多， 不能轻视。否则对后续课程的学习影响很大。
参考教材及软件
• 参考教材： 1.秦曾煌.电工学.高教 2.电路分析.高教 3.华成英,童诗白.模拟电子技术基础.高教 • 软件： 1.Pspice 2.Multisim
4. 叠加原理只能用于电压或电流的计算，不能用来 求功率。如： 设： I 3 I 3' I 3"
I3
R3
则： P
3
I 3 R3 ( I 3' I 3" ) R3
2
2
( I 3' ) R3 ( I 3" ) R3
2 2
5. 运用叠加定理时也可以把电源分组求解，每个分 电路的电源个数可能不止一个。
Uab E
伏安特性
E _
I
特点： （1）理想电压源的端电压恒定。 （2）电源内阻为 “RO= 0”。
（3）电源中的电流由外电路（负载）决定。 （4）理想电压源不能短路，不能并联使用。
《医学电子学基础》实验教学大纲(医学影像、医学检验)
《医学电子学》实验教学大纲（供五年制本科医学影像学、医学检验学专业使用）Ⅰ 前 言本大纲适用于五年制本科医学影像学、医学检验专业本科生使用。
高等医学院校教学计划中的《医学电子学基础》课程是一门专业基础课，它的主要任务是：授予学生所必须的电子学基本理论、基本知识和基本技能、方法，为学习后继课程和将来从事相关工作及科学实验奠定必要的电子学基础。
由于电子学实验方法已经成为基础药学研究和临床医药实践的重要手段，因此给学生开设《电子学实验》等技术基础课十分必要，是理论课无法替代的，它可使学生在如何运用理论知识、实验方法和实验技能解决科学技术问题方面得到必要的基本训练。
电子学实验课，是学生进入大学后学习实验技术、接受系统的实验技能训练的开端，是培养学生的基本技能的重要环节，是实践能力培养的重要手段，也是后继课程实验的基础。
现将大纲使用中有关问题说明如下：一 为了使教师和学生更好地掌握实验教材，大纲每个实验均由教学目的、教学要求和教学内容三部分组成。
教学目的注明教学目标，教学要求分掌握、熟悉和了解，教学内容与教学要求对应，并统一标志（核心内容即知识点以下划实线，重点内容以下划虚线，一般内容不标示）便于学生重点学习。
二教师在保证教学大纲核心内容的前提下，可根据不同的教学手段，讲授重点内容和一般内容。
三 教学参考总学时为20学时。
四 使用教材为：《电子学实验指导》，自编，任社华，4版，2006年。
Ⅱ 正文实验一 常用电子元器件伏安特性的测试一 教学目的（一）认识常用电路元件。
（二）掌握线性电阻、非线性电阻元件伏安特性的逐点测试法。
（三）掌握实验装置上仪器仪表的使用方法。
二 教学要求（一）认识线性电阻、非线性电阻（半导体二极管）及特性；（二）认识稳压二极管及特性；（三）测定和比较以上三者的伏安特性。
三 教学内容（一）介绍RXDI-1A电路原理实验箱；（二）介绍线性电阻、非线性电阻和稳压二极管；（三）测定线性电阻、非线性电阻和稳压二极管的伏安特性。
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《医用电子学基础》教学大纲
课程编号：07300011
学时：48（其中理论32学时，实验16学时）
学分：2.5
课程类别：专业平台课程
面向对象：医学检验专业本科学生
课程英文名称：Basic Medical Electyonics
一、课程的任务和目的
任务：医用电子学是一门新兴学科，随着电子仪器和电子技术在现代医疗仪器中的广泛应用，医学生学习一些电子学的基本知识的要求也日益迫切。
医学检验专业学生通过本课程的学习能掌握电子学基本知识和基本技能，了解现代检验仪器的工作原理，从而更高效地掌握其使用方法。
目的：通过该课程学习，学生应该掌握电子技术基础知识，掌握常用电路的基本原理和基本分析方法，了解医学检验仪器的构成特点，培养学生的动手操作能力和逻辑思维能力。
同时为后期课程《检验仪器学》课程学习打好基础。
二、课程教学内容与要求
（一）晶体二极管和晶体三极管
1．目的要求
（1）掌握晶体二极管和晶体三极管的基本结构。
（2）晶体二极管和晶体三极管的工作特性和伏安关系。
（3）了解半导体材料的特性。
2．教学内容
（1）半导体材料、半导体的导电特性、杂质半导体。
（2）PN结形成与特性、晶体二极管结构与特性、特殊二极管。
（3）晶体三极管结构、电流放大作用和伏安特性曲线，主要技术参数。
3．教学重点与难点
（1）重点是晶体三极管的伏安特性曲线。
（二）基本放大电路
1．目的要求
（1）掌握估算法、图解法和微变等效电路法分析共射极基本交流放大电路。
（2）掌握稳定放大电路静态工作点的重要性，掌握分压式偏置放大电路的电路结构和分析方法。
（3）熟悉多级放大电路的组成特点和基本分析方法。
（4）了解基本放大电路的组成原则以及共射极基本交流放大电路中各元件的作用。
2．教学内容
（1）放大电路的构成要素，共射极基本交流放大电路的组成以及各元件的作用。
（2）基本交流放大电路的三种分析方法，电压放大倍数的计算，元件对放大倍数的影响。
（3）影响放大电路静态工作点的因素，分压式偏置放大电路的结构、工作原理以及静态工作点的稳定原理。
（4）多级放大电路的级间耦合方式和特点，阻容耦合多级放大电路的电路结构，静态和动态工作原理分析，多级放大电路的放大倍数、输入输出电阻的估算。
3．教学重点与难点
（1）重点是电压放大倍数的计算，元件对放大倍数的影响，分压式偏置电路的结构以及工作原理。
（2）难点是图解法分析方法，静态工作点稳定原理。
（三）生物医学常用放大器
1．目的要求
（1）掌握差动放大电路的基本结构和分析方法，掌握互补对称功率放大电路的基本结构和分析方法。
（2）理解负反馈概念，负反馈对放大电路性能的影响，熟悉四种类型负反馈电路的判断方法。
（3）熟悉集成运算放大电路的组成与性能，掌握基本运算放大器的分析方法。
（4）了解生物电信号的特征以及生物医学放大电路的基本要求，了解集成运算放大器在运算与信号处理方面的应用。
2．教学内容
（1）生物电信号的特点，生物医学放大器的基本要求。
（2）集成运算放大器的组成，理想集成运算放大器。
（3）负反馈概念，四种类型负反馈电路，负反馈对电路性能的影响。
（4）直流放大器概念，零点漂移的产生原因，基本差分放大电路构成特点，共模信号、差模信号概念，差模工作原理和共模工作原理，共发射极电阻的差分放大器结构特点和工作原理。
（5）功率放大电路的特点，甲类、乙类和甲乙类功率放大器的特点，互补功放电路结构及工作原理。
（6）集成运算放大器的应用，包括基本运算放大器、基本测量放大器和电压比较器。
3．教学重点与难点
（1）重点是负反馈对电路性能的影响，零点漂移的产生原因，基本差分放大电路构成特点及工作原理，OTL、OCL互补功放电路工作原理，基本运算放大器的应用。
（2）难点是四种类型负反馈电路的判断，差分放大器在差模信号和共模信号作用下原理分析，OTL、OCL互补功放电路工作原理，共发射极电阻的差分放大器结构特点和工作原理。
（四）直流电源
1．目的要求
（1）掌握桥式整流电容滤波的电路结构，学会分析其工作原理。
（2）掌握稳压电路结构及稳压原理。
（3）熟悉直流电源各组成部分的功能及基本框架，了解直流电源基本故障的分析与排除。
（4）了解集成稳压器工作原理，集成稳压器的分类与基本使用方法。
2．教学内容
（1）单相半波整流、桥式整流电路图，整流电路工作原理，输入输出波形图与物理量的对应关系，电路参数对元件的要求。
（2）电容滤波电路工作原理，对元件参数的要求。
（3）并联型和串联型稳压电路的稳压原理，计算输出电压。
（4）直流稳压电源的设计原则。
（5）集成稳压器的分类与使用方法。
3．教学重点与难点
（1）重点是桥式整流滤波电路工作原理，对元件参数的要求，串联型稳压电路的稳压原理。
（2）难点是电容滤波效果与元件参数的关系。
三、实践环节及基本要求
医学电子学是一门实践性课程，通过一系列实验项目训练使学生学会使用常用电子仪器，掌握基本的测试方法，学习查阅电子器件手册，了解常用电子器件的功能和使用方法，学习电子电路中常见故障的分析、排除方法，具有正确处理实验数据、分析误差的能力，写出合格的实验报告。
实验一常用电子仪器的使用
（一）实验目的
（1）了解常用电子仪器的主要技术指标、检查和维护要求。
（2）掌握常用电子仪器的正确使用方法。
（二）实验内容
（1）示波器、信号发生器、毫伏表和万用表的使用。
（2）二极管、三极管的简易测试。
（三）实验主要仪器设备及材料
示波器信号发生器电工电子实验操作台万用表各种型号的二极管、三极管若干
实验二共射极单管交流放大电路
（一）实验目的
（1）学会放大电路静态工作点的调整方法。
（2）掌握放大电路电压放大倍数、最大不失真电压的测量方法。
（3）学会观察静态工作点对放大电路波形失真的影响。
（二）实验内容
（1）静态调试，确定最佳静态工作点。
（2）测试电压放大倍数和最大不失真电压。
（3）观察波形失真现象。
（三）实验主要仪器设备及材料
示波器信号发生器电工电子实验操作台万用表单管交流放大电路实验电路板
实验三功率放大器
（一）实验目的
（1）进一步理解OTL功率放大器的工作原理。
（2）学会OTL电路的调试及主要性能指标的测试方法。
（二）实验内容
（1）静态工作点的测试。
（2）最大输出功率和效率的测试。
（3）输入灵敏度测试。
（4）噪声电压测试。
（三）实验主要仪器设备及材料
示波器信号发生器电工电子实验操作台万用表OTL功率放大器实验电路板
实验四基本运放电路
（一）实验目的
（1）掌握集成运算放大器的正确使用方法。
（2）研究由集成运算放大器组成的比例、加法、减法等基本运算电路的功能。
（3）了解运算放大器在实际应用时应考虑的一些问题。
（二）实验内容
（1）反相比例运算电路。
（2）同比例运算电路。
（3）反相加法运算电路。
（4）减法运算电路。
（三）实验主要仪器设备及材料
示波器信号发生器电工电子实验操作台万用表集成运算放大器±12V电源电阻电容若干
实验五综合设计实验（电源设计）
（一）实验目的
培养学生独立分析和设计能力，进一步培养学生实践动手能力。
（二）实验内容
运用已学知识和其它资料，利用实验室条件，独立设计某一功能的电路，并对其进行装接与调试，进行主要性能指标测试。
（三）实验主要仪器设备及材料
示波器电工电子实验操作台万用表元器件若干
四、对学生能力培养的要求
养成独立思考的学习习惯，学会综合运用理论知识分析问题、解决问题，积极实践动手，培养创新能力和科研素养。
五、学时分配
总学时48学时，其中理论32学时，实践16学时，分配如下：
教学内容理论学时实验学时合计晶体二极管和晶体三极管 4 4 8
基本放大电路10 4 14 生物医学常用放大器12 3 15
直流电源 6 5 11
合计32 16 48
六、与各课程的XXX
本课程在物理学和电工学基础上学习，为后续《检验仪器学》学习打好基础。
七、考核方式
本课程成绩由平时、实验、期中及期末四部分组成。
平时成绩由作业、课堂提问以及出勤率评定，按10%计入总成绩；实验成绩占该课程成绩的20％计入总成绩；期中考试成绩按30%计入总成绩；期末考成绩按40%计入总成绩。
考核方式理论为闭卷考试，实验为实验报告加实验能力测试。
八、教材与参考书
教材：
陈仲本（主编）.《医学电子学基础》第2版.北京.人民卫生出版社.2005年8月
参考书：
[1] 秦曾煌（主编）.《电工学简明教程》.北京. 高等教育出版社. 2005年4月
[2] 康华光（主编）.《电子技术基础（模拟部分）第四版》.北京. 高等教育出版社.1999年6月
执笔人：朱小芳/冯国鑫审核人：教学院长：院长：。