高考申論題
109年
[醫學工程] 醫學儀表及測量
第 五 題
五、在測量病人的電生理訊號時，常會利用儀表放大器（Instrumentation amplifier, IA）或差動放大器（Differential amplifier, DA）來擷取該訊號，請畫出並說明IA或DA的電路組態，及說明其共模拒斥比值（Common mode rejection ratio, CMRR）所扮演的角色。（20分）
📝 此題為申論題
思路引導 VIP
遇到此題，應直覺聯想到生醫訊號具備「微弱（mV~μV量級）」且「常伴隨巨大共模雜訊（如60Hz市電）」的特性。解題分為三步：首先，強烈建議選擇繪製臨床標準的「三運算放大器儀表放大器（3-Op-Amp IA）」，因為它比單純的差動放大器具有更高的輸入阻抗，更符合臨床需求；其次，清楚說明其兩級電路架構與增益公式推導；最後，將CMRR的物理意義與抑制「人體天線效應」的生理實務相結合，說明其如何將淹沒在雜訊中的生醫訊號萃取出來。
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【破題】 在量測心電圖（ECG）或腦波（EEG）等病人生理訊號時，由於訊號極其微弱（通常在μV至mV等級），且人體如同天線般會接收環境中巨大的60Hz市電干擾。因此，醫療儀器必須使用「儀表放大器（Instrumentation Amplifier, IA）」而非普通放大器，以達到極高的輸入阻抗與卓越的抗共模雜訊能力。 【電路圖與組態說明】
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