Update: EMG-VORVERSTÄRKER DELUXE: Optimaler Schutz für Personen und Elektronik

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Es ist nur möglich auf der Hauptseite des ELKO das begleitende Titelbild zum folgenden Text zu sehen. Damit dies im Newsletter auch möglich ist, öffne man im Web-Browser den folgenden Link:

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Das Titelbild zeigt in groben Zügen worum es beim aktuellen Update geht. Links sieht man die EMG-Verstärkerschaltung und rechts davon eine kleine Zusatzschaltung, die mittels zwei üblichen Bandgap-Referenzen die Referenzspannung ±Uz liefert, welche zu den Pico-Ampere-Dioden D führt. pA-Dioden – auch mit Transistoren realisierbar – sind nötig wegen des sehr hohen Quellwiderstandes, wenn man intramuskuläres EMG (iEMG) misst. Nur um den INA111 vor Überspannungsimpulsen zu schützen, braucht es ±Uz nicht und man könnte, wie es oft üblich ist, direkt ±Ub benutzen. Die Frage ist, genügt dies auch für den Personenschutz?

Selbst wenn das ganze System betreffs Isolationsspannung, Patientenableitstrom und Patienten-DC-Hilfsstrom nach SEV-Norm korrekt dimensioniert ist, bleibt eine gewisse Unsicherheit ohne die ±Uz-Erweiterung. Angenommen eine der Dioden D geht kaputt und schliesst kurz. Das ist wegen dem Vorwiderstand Re sehr unwahrscheinlich, trotzdem nicht unmöglich. Bei einem solchen Dioden-Kurzschluss liegt entweder +Ub oder -Ub am Eingang +Ue oder/und -Ue. Genau das selbe passiert auch, wenn diese pA-Dioden an ±Uz angeschlossen sind. Dann liegt entweder +Uz oder -Uz am Eingang +Ue oder/und -Ue. Der grosse Unterschied ist allerdings der, dass der DC-Körperstrom durch die beiden Rv-Widerstände begrenzt ist. Diese sind so hochohmig, dass dieser Strom nur etwa 20 µA beträgt, während nach SEV 50 µA erlaubt wären. Dies ist nur deshalb möglich, weil diese Bandgap-Referenzen sich mit weniger als 20 µA für die perfekte Funktion begnügen. Weitere Vorteile, wie z.B. dass mit dieser ±Uz-Methode die Gleichtaktspannung stets sicher unterhalb der ±Ub-Spannung liegt, liest man in diesem Elektronik-Minikurs.

Kleiner Inhalts-Übersicht zu diesem Elektronik-Minikurs:

Es beginnt in Bild 1 mit einem einfachen und sehr preiswerten EMG-Vorverstärker, geeignet zur Messung von EMG-Signalen mittels Elektroden auf der Hautoberfläche. Diese Schaltung eignet sich auch als EMG-Biofeedback. Dies setzt allerdings voraus, dass man die verstärkte EMG-Spannung gleichrichtet, glättet und diese quasistationäre DC-Spannung in eine wahrnehmbare variable physikalische Grösse (z.B. Ton oder Licht) umsetzt. Dies ist allerdings kein Thema in diesem Elektronik-Minikurs. Danach folgt das Haptthema EMG-VORVERSTÄRKER-DELUXE mit dem integrierten Instrumentationsverstärker INA111.

Es grüsst Euer
ELKO-Thomas