Amplificador biologico

Conceptos Previos
·Amplificador Operacional UA741: amplificador operacional de placa de silicio única. Posee una alta ganancia de lazo abierto, y un abanico amplio de voltajes para funcionar. Sus aplicaciones van desde seguidores de voltaje y filtros activos hasta sumadores e integradores.

Figura 1: Configuración y Terminales del UA741.
·Amplificador Operacional TL072 y TL074: amplificadoroperacional con una etapa de entrada de Efecto de Campo (JFET, Junction Field-Effect Transistor). Estos amplificadores presentan, por su etapa JFET, una alta impedancia de entrada y un muy bajo porcentaje de ruido en la señal de salida. Este amplificador es ideal para señales de audio y, en nuestro caso, señales que requieran una alta fidelidad al momento de trabajar.

Figura 2: Configuración yTerminales de los TL072 y TL074.

Circuito 1: Amplificador biológico de Bajo Costo
El circuito de la Figura 3 muestra un amplificador biológico, que se basa en la utilización de los amplificadores operacionales UA741C. El circuito presenta una etapa previa de amplificación diferencial, compuesta con dos UA741C, luego una etapa de amplificación total, con un UA741C. En total, este circuito lograamplificar por lo menos 1000 veces una señal de entrada; en este caso, una señal de EKG.
Se aprecia que el circuito tiene tres entradas: BD, BI y PI, correspondientes a Brazo Derecho, Brazo Izquierdo y Pierna Izquierda, respectivamente. También tiene un terminal a tierra extra, pensada para conectar la Pierna Derecha, como referencia.
Se construyó en un protoboard el circuito, teniendoespecial cuidado con las conexiones del UA741C: no sólo por cuidar su integridad física, sino porque las conexiones fallidas en este tipo de circuitos con este tipo de elementos electrónicos son muy recurrentes. Para esto, se utilizó como ayuda la hoja de características o datasheet del componente. En la Figura 1 se muestra la configuración de terminales del UA741C. Se procedió, una vez construido elcircuito, a conectar la alimentación, usando dos fuentes de poder para crear +9V y -9V, necesarios para los UA741C.

Figura 3: Circuito de Amplificador Biológico de Bajo Costo.
Para probar el circuito, se debía entregar una señal adecuada para el amplificador. Es así como se usó un Simulador de Señales Electrocardiográficas. Éste entrega simulaciones de señales electrocardiográficas reales,pudiendo variar entre normal (80bpm), taquicardia (140bpm), bradicardia (40bpm) y otras señales “especiales” como fibrilación ventricular e infarto, entre otros.
Estando todo listo, conectado y alimentado adecuadamente, se encendió. Lamentablemente, no mostró ningún resultado. Se revisó el circuito, y luego de chequear las conexiones, se decidió cambiar los UA741C, para así evitar problemas defallas por mal estado de estos. Una vez hecho el cambio, se volvió a probar el circuito, resultando en una señal muy ruidosa, pero en la que se podía apreciar una Onda R, y por tanto, una periodicidad.
La ganancia de la etapa diferencial está dada por las resistencias R1, R4 y R5, donde R5=R4=330KW y R1=10KW. La fórmula asociada a esta ganancia es:
AD=1+2a
donde a=R1R5=R1R4 ; por tanto:AD=1+2×R4R1 . De esta forma, AD=1+2×330K10K=66 .

Circuito 2: Filtro Notch tipo TWIN-T para 50 Hz
El circuito de la Figura 5 muestra la configuración para un filtro de tipo Notch o Muesca, y de tipo TWIN-T, para eliminar componentes de frecuencias de 50Hz. El circuito cuenta con dos partes principales: la primera, donde se encuentra la doble T, encargada de situar la frecuencia destinada a filtrar;y un segundo bloque, compuesto por dos amplificadores operacionales TL072, que se preocupa de ajustar impedancias y, a la vez, realimentar el circuito.
Se conectaron las dos etapas de forma sucesiva, y se alimentó el circuito de forma similar al anterior: +9V y -9V, necesarios para los TL072. Se conectó a su salida un osciloscopio, y a su entrada, un generador de señales. Así, se le podría...