Краткая история, предмет, цели и задачи анатомии

I. ОСНОВНЫЕ ПОНЯТИЯ И РАСЧЕТНЫЕ СООТНОШЕНИЯ

В усилителях электрических сигналов кроме прямой связи, обеспечивающей передачу сигнала от входа к выходу, существует обратная связь. Обратной связью (ОС) называется передача части выходного сигнала усилителя на его входив зависимости от того, в какой фазе относительно сигнала источника сигнала, на входе усилителя вводится сигнал обратной связи различают: отрицательную и положительную обратную связь (ООС и ПОС).

В усилителях чаще всего используют ООС, при которой сигнал на входе усилителя по цепи обратной связи подается в противофазе с сигналом, поступающим от источника сигнала. Введение ООС влияет на основные параметры и характеристики усилителя: 1) уменьшает коэффициент усиления; 2) уменьшает нестабильность его параметров, а также частотные нелинейные искажения; 3) изменяет входное и выходное сопротивления.

Таким образом, ООС является эффективным средством управления свойствами и параметрами усилителя. Причем новые положительные качества усилителя с ООС приобретаются за счет уменьшения его коэффициента усиления по сравнению с коэффициентом усиления исходного усилителя без ООС.

1.1. Влияние ООС на коэффициент усиления усилителя

Структурная схема усилителя, охваченного обратной связью, показана на рис.1.

Усилитель без ОС обладает коэффициентом усиления

(1)

Рис. 1. Структурная схема усилителя с обратной связью

Часть выходного сигнала через цепь обратной связи возвращается на вход усилителя и складывается с входным сигналом источника сигнала Е_г. Коэффициент передачи цепи обратной связи b = U_ос/U_вых обычно меньше единицы. Таким образом, на входе исходного усилителя действуют одновременно два сигнала Е_ги

(2)

Если эти два сигнала совпадают по фазе (ПОС), то

(3)

а коэффициент усиления усилителя, охваченного положительной обратной связью, равен

(4)

Если же сигналы Е_г,и U_ос находятся в противофазе, то на входе исходного усилителя они вычитаются (ООС)

(5)

а коэффициент усиления усилителя, охваченного отрицательной обратной связью, равен

(6)

Анализ соотношений (4) и (6) показывает, что ПОС увеличивает, а ООС уменьшает коэффициент усиления исходного усилителя, причем уменьшение происходит в (1+b^.К₀) раз.

1.2. Влияние ООС на стабильность коэффициента усиления

Из выражения (6) видно, что если b^.К₀ >>1, то коэффициент усиления не зависит от К₀, а целиком определяется параметрами элементов цепи ООС, т.е. коэффициентом обратной связи b. Поскольку элементы цепи ОС (обычно пассивные элементы) в меньшей степени зависят от различных дестабилизирующих факторов, чем активные, входящие в усилитель, то ООС стабилизирует коэффициент усиления К_ос. Дестабилизирующим фактором, влияющим на коэффициент усиления исходного усилителя, может быть изменение температуры, приводящее к изменению параметров транзисторов, дрейф напряжений питания, старение и технологический разброс параметров микросхем усилителей в условиях массового производства.

В общем случае стабильность коэффициента усиления, К_ос оценивается относительным коэффициентом нестабильностиDК_ос/К_ос,который от ОС зависит следующим образом

(7)

Из выражения (7) следует, что нестабильность коэффициента усиления при введении ООС уменьшается в (1+b^.К₀) раз.

1.3. Влияние ООС на амплитудно-частотную

характеристику усилителя

Амплитудно-частотная характеристика (АЧХ) усилителя есть зависимость модуля коэффициента передачи от частоты, т.е. K(w) =½K(jw)½. Основными параметрами АЧХ являются значение коэффициента усиления K₀ в полосе усиливаемых частот и граничные частоты, верхняя и нижняя (f_в, f_н), определяемые на уровне 0,707^.К₀. Вопрос о влиянии ООС на коэффициент усиления рассмотрен в разделе 1.1 (формула 6).

На рис. 2 приведены типичные АЧХ усилителя постоянного тока и указана полоса пропускания каждого усилителя (f_в – 0): без ОС (кривая 1), и при наличии ООС (кривая 2 при b^.К₀ = 10, кривая 3 при b^.К₀ = 100). АЧХ построены в предположении, что их спад на частотах f > f_в происходит с наклоном –20дБ/дек. Последнее означает, что усиление падает в 10 раз (на 20дБ) при увеличении частоты в 10 раз (на одну декаду).

Рис. 2. Амплитудно-частотные характеристики усилителя постоянного тока:

1 – без ОС; 2,3 – при наличии ОС

Из представленных АЧХ следует, что с увеличением глубины ОС (величины (1+b^.К₀)) значение верхней граничной частоты увеличивается. Подробный анализ показывает, что

(8)

где f_в – верхняя граничная частота усилителя без ООС.

Таким образом, ООС уменьшает (1+b^.К₀) раз коэффициент усиления в области средних частот и расширяет диапазон усиливаемых частот в (1+b^.К₀) раз.

1.4. Виды обратной связи

В зависимости от схемы присоединения цепи ОС к выходу усилителя (последовательно или параллельно нагрузке) и к входу (последовательно или параллельно источнику сигнала) различают четыре вида ООС. Структурные схемы видов ООС, а также основные характеристики усилителей с ООС приведены в табл. 1.

Таблица 1

Виды отрицательных обратных связей в усилителях

Вид ОС	Основные соотношения
Последовательно-параллельная ОС
Параллельно-параллельная ОС
Параллельно-последовательная ОС
Параллельно-последовательная ОС

Особенность терминологии усилителей с ООС следующая, например, последовательно-параллельная ООС; первое слово указывает, как сигнал ОС подается на вход, а второе, как сигнал ОС снимается с входа усилителя.

Влияние ООС на входное и выходное сопротивление усилителя зависит от вида ОС, а потому требует специальное рассмотрение в каждом конкретном случае. Отметим, что последовательная по входу или выходу ООС увеличивает соответственно входное или выходное сопротивления усилителя, а параллельная – их уменьшает.

1.5. Параметры и характеристики усилителя

с последовательно-параллельной ООС

Структурная схема усилителя с последовательно-параллельной ООС на основе ОУ приведена на рис. 3.

Рис. 3. Структурная схема усилителя с последовательно-параллельной ООС

Известно, что сигнал на выходе ОУ U_вых связан с сигналами на не инвертирующем и инвертирующем входах соотношением:

(9)

где К₀– коэффициент усиления уси­лителя без ОС.

Из анализа схемы можно записать, что = Е_г, а

(10)

Подставляем эти значения в выражение (9), откуда следует, что коэффициент усиления усилителя, охваченного последовательно-параллельной ООС, определяется выражением

(11)

которое совпадает с соотношением (6), а из сравнения выражений (2) и (9) следует, что величина коэффициента передачи цепи ОС равна

(12)

Рассмотрим, как влияет последовательно-параллельная ООС на входное сопротивление усилителя. Для входного сопротивления, усилителя без ОС

(13)

Для входного сопротивления усилителя, охваченного ОС,

(14)

Из выражений (1), (2) и (5) можно найти напряжение источника сигнала

(15)

подставляя которое в выражение (14) и учитывая (13), получаем

(16)

Таким образом, введение последовательной ООС позволяет увеличить входное сопротивление усилителя в (1+b^.К₀) раз.

Выходное сопротивление усилителя определяется по формуле

(17)

где U_вых.хх – выходное напряжение в режиме холостого хода на выходе (R_н = ¥), I_вых.кз– выходной ток короткого замыкания (R_н = 0).

Для усилителя с последовательно-параллельной ОС выходное напряжение в режиме холостого хода равно

(18)

При коротком замыкании резистора нагрузки (R_н = 0) обратная связь не действует и на выходе схемы течет ток короткого замыкания

(19)

где r_вых – выходное сопротивление усилителя без ОС.

Отсюда, согласно определению, выходное сопротивление схемы при замкнутой ОС можно определить:

(20)

Таким образом, при введении последовательно-параллельной ООС выходное сопротивление уменьшается в (1+b^.К₀) раз.

Краткая история, предмет, цели и задачи анатомии

Содержание темы: Анатомия как наука, ее предмет, цели и задачи. Место анатомии человека в образовании педагога по физической культуре. Краткая история.

Анатомия человека — это наука о происхождении и развитии, формах и строении человеческого организма. Анатомия изучает внешние формы и пропорции тела человека и его частей, отдельные органы, их конструкцию, микроскопическое строение. В задачи анатомии входит исследование основных этапов развития человека в процессе эволюции, особенностей строения тела и отдельных органов в различные возрастные периоды, формирования человеческого организма в условиях внешней среды.

Человек выделился из животного мира, поднялся на новую ступень эволюции. Появились речь, интеллект, сформировалось свойственное человеку сознание. Человек качественно отличается от животных благодаря своей социальной сущности, которая определяется социальными условиями, совокупностью общественных отношений, общественно-историческим опытом. Сформировали человека труд и социальные потребности, рост которых привел к изменению особенностей строения, к биологическому прогрессу.

Как живое существо человек принадлежит к животному миру. Поэтому анатомия изучает строение человека с учетом биологических закономерностей, присущих живым организмам, особенно высшим позвоночным — млекопитающим. В строении тела человека отмечают возрастные, половые и индивидуальные особенности. В детском, подростковом и даже юношеском возрасте еще растут органы, продолжается дифференцировка тканевых элементов. У человека зрелого возраста строение тела более или менее стабильно. Однако и в этот период происходит перестройка в органах соответственно условиям жизни, воздействию внешней среды.

Строение тела человека современная наука рассматривает с позиций диалектического материализма. Изучать анатомию человека следует с учетом функций каждого органа и системы органов. “...Форма и функция обусловливают взаимно друг друга”. Особенности формы, строения тела человека невозможно понять без анализа функций, равно как нельзя представить себе особенности функции любого органа без понимания его строения. Человеческий организм состоит из большого числа органов, огромного количества клеток, но это не сумма отдельных частей, а единый слаженный живой организм. Поэтому нельзя рассматривать органы без взаимосвязи друг с другом, без объединяющей роли нервной и сосудистой систем.

Знание анатомии в системе медицинского образования неоспоримо. Профессор Московского университета Е.О. Мухин (1766—1850) писал, что “врач не анатом не только не полезен, но и вреден”. Плохо зная строение тела человека, врач вместо пользы может нанести вред больному. Вот почему, прежде чем начать постигать клинические дисциплины, необходимо изучить анатомию. Анатомия и физиология составляют фундамент медицинского образования, медицинской науки. “Без анатомии нет ни терапии, ни хирургии, а одни лишь приметы да предрассудки”, — писал известный акушер гинеколог А. П. Губарев (1855—1931).

Основными методами анатомического исследования являются наблюдение, осмотр тела, вскрытие (от греч. anatome — рассечение, расчленение), а также наблюдение, изучение отдельного органа или группы органов (макроскопическая анатомия), их внутреннего строения (микроскопическая анатомия).

Макроскопическая анатомия (от греч. makros — большой) изучает строение тела, отдельных органов и их частей на уровнях, доступных невооруженному глазу, или при помощи приборов, дающих небольшое увеличение (лупа). Микроскопическая анатомия (от греч. mikros — малый) изучает строение органов при помощи микроскопа. С

появлением микроскопов из анатомии выделилась гистология (от греч. histos — ткань) — учение о тканях и цитология (от греч. cytos — клетка) — наука о строении и функциях клетки.

Анатомия широко пользуется современными техническими средствами исследования. Строение скелета, внутренних органов, расположение и вид кровеносных и лимфатических сосудов познают, используя рентгеновское излучение. Внутренние покровы многих полых органов исследуют (в клинике) методами эндоскопии. Для изучения внешних форм и пропорций тела человека пользуются антропометрическими методами.

Анатомия изучает строение тела человека — высокоорганизованного представителя животного мира, занимающего высшую ступень на эволюционной лестнице. Жизнь животных исследует зоология. Анатомия и зоология входят в систему биологических наук.

Познание строения тела человека по системам (костная, мышечная, пищеварительная и т. д.) получило название систематической анатомии.

Систематическая анатомия изучает строение “нормального”, т. е. здорового, человека, у которого ткани и органы не изменены в результате болезни или нарушения развития. В связи с этим нормальным (от лат. normalis — нормальный, правильный) можно считать такое строение человека, при котором обеспечиваются функции здорового организма. В то же время показатели нормы для большего или меньшего числа людей (масса, рост, форма тела, особенности строения и др.) всегда будут находиться в диапазоне максимальных и минимальных величин вследствие индивидуальных черт строения. Последние определяются как наследственными факторами, так и факторами воздействия внешней среды. Взаимоотношения организма здорового человека с внешней средой в нормальных (физиологических) условиях находятся в состоянии равновесия. По определению Г. И. Царегородцева, “норма — это особая форма приспособления к условиям внешней среды, при которой обеспечивается ...организму оптимальная жизнедеятельность”. В последнее время часто употребляется термин “условная норма”, чем признается относительность этого понятия.

Наличие индивидуальной изменчивости формы и строения тела человека позволяет говорить о вариантах (вариациях) строения организма (от лат. variatio — изменение, varians - вариант), которые выражаются в виде отклонений от наиболее часто встречающихся случаев, принимаемых за норму.

Наиболее резко выраженные стойкие врожденные отклонения от нормы называют аномалиями (от греч. anomalia — неправильность). Одни аномалии не изменяют внешнего вида человека (правостороннее положение сердца, всех или части внутренних органов), другие резко выражены и имеют внешние проявления. Такие аномалии развития называют уродствами (недоразвитие черепа, конечностей и др.). Уродства изучает наука тератология (от греч. teras, род. падеж teratos — урод). Строение тела человека по областям с учетом положения органов и их взаимоотношений друг с другом, со скелетом — предмет изучения топографической (хирургической) анатомии.

Внешние формы тела человека, пропорции изучает пластическая анатомия. Она исследует также топографию органов в связи с необходимостью объяснения особенностей телосложения.

Современную анатомию называют функциональной, поскольку она рассматривает строение тела человека в связи с его функциями. Нельзя понять механизм перестройки кости без учета функций действующих на нее мышц, анатомию кровеносных сосудов без знания гемодинамики.

Строение и функции органов анатомия рассматривает с учетом происхождения человека. Строение тела человека — результат длительной эволюции животного мира. Для понимания развития человека в филогенезе (развитие рода, от греч. phylon — род, genesis — происхождение) анатомия использует данные палеонтологии, ископаемые остатки костей предков человека. Изучению тела человека помогают материалы сравнительной анатомии, которая исследует и сопоставляет строение тела животных, стоящих на разных этапах эволюции.

Не менее важно понимать развитие конкретного человека в онтогенезе (от греч. on, род. падеж. ontos — сущее, существующее), в котором выделяют ряд периодов. Рост и развитие человека до рождения (пренатальный период) рассматривает эмбриология (от греч. embryon — зародыш, росток), после рождения (постнатальный период, от лат. natus — рожденный) изучает возрастная анатомия. В связи с увеличением продолжительности жизни человека и особым вниманием к пожилому и старческому возрасту в возрастной анатомии выделен период, который изучает наука о закономерностях старения — геронтология (от греч. geron — старик).

Систематическую анатомию называют нормальной анатомией в отличие от патологической анатомии, изучающей пораженные той или иной болезнью органы и ткани.

Каждому человеку присущи свои, индивидуальные особенности строения. Поэтому систематическая (нормальная) анатомия прослеживает индивидуальную изменчивость, варианты строения тела здорового человека, крайние формы и типичные, наиболее часто встречающиеся. Так, в соответствии с длиной тела и другими антропометрическими признаками в анатомии выделяют следующие типы телосложения человека: долихоморфный (от греч. dolichos—длинный), для которого характерны узкое и длинное туловище, длинные конечности (астеник); брахиморфный (от греч. brachys — короткий) — короткое, широкое туловище, короткие конечности (гиперстеник); промежуточный тип — мезоморфный (от греч. mesos — средний), наиболее близкий к “идеальному” (нормальному) человеку (нормостеник).

Особенности строения тела человека, характерные для каждого индивидуума, передающиеся от родителей, определяются наследственными факторами, а также влиянием на данного человека факторов внешней среды (питание, климатические и географические условия, физическая нагрузка). Поскольку человек живет не только в условиях биологической среды, но и в обществе, в условиях человеческих взаимоотношений, он испытывает воздействие коллектива, социальных факторов. Поэтому анатомия изучает человека не только как биологический объект, но учитывает при этом влияние на него социальной среды, условий труда и быта.

Таким образом, задача анатомии — изучение строения тела человека с помощью описательного метода по системам (систематический подход) и его формы с учетом функций органов (функциональный подход). При этом во внимание принимаются признаки, характерные для каждого конкретного человека — индивидуума (индивидуальный подход). Одновременно анатомия стремится выяснить причины и факторы, влияющие на человеческий организм, определяющие его строение (причинный, каузальный подход). Анализируя особенности строения тела человека, исследуя каждый орган (аналитический подход), анатомия изучает целостный организм, подходя к нему синтетически. Поэтому анатомия — не только наука аналитическая, но и синтетическая.

Для обозначения областей тела, органов и их частей, различных понятий в анатомии пользуются специальными терминами на латинском языке, список которых называют анатомической номенклатурой (Nomina Anatomica).

До 1955 г. в анатомии и медицине пользовались списком анатомических терминов, принятым на Анатомическом конгрессе, состоявшемся в 1885 г. в Базеле (Швейцария). Этот список назывался Базельской анатомической номенклатурой (BNA).

Международная анатомическая номенклатура на латинском языке, которой пользуются в настоящее время, была принята на VI Международном конгрессе анатомов в Париже (1955) и получила название Парижской анатомической номенклатуры (Parisiana Nomina Anatomica — PNA). Список русских эквивалентов с поправками, сделанными на следующих международных конгрессах (Нью-Йорк — 1960 г., Висбаден — 1965 г., Ленинград — 1970 г.), был утвержден в 1974 г. на VIII Всесоюзном съезде анатомов, гистологов и эмбриологов (г. Ташкент).

В настоящем издании использованы латинские термины, которые были приняты на XII Международном конгрессе в Лондоне в 1985 г. Термины, которые не вошли в Лондонский список, но широко применяются в учебной и научной литературе, в учебнике приведены с пометкой BNA или PNA.