1.一阶电路的应用——人工心脏起搏器

人工心脏起搏器是一个以电池为动力、能植入人体内、可产生连续稳定的电脉冲的装置。

人工心脏起搏器的工作原理：有节奏的电脉冲使得心肌收缩，体内电脉冲频率由起搏细胞控制，成人起搏细胞产生的静息心率约为72 次/min。当起搏细胞受损，会产生非常低的静息心率（即心动过缓），或者非常高的静息心率（即心动过速）。植入人工心脏起搏器，可以输送电脉冲到心脏，模仿起搏细胞，使心脏恢复正常心率。图8-57 为人体内的人工心脏起搏器和起搏器工作示意。

（a）人体内的人工心脏起搏器；（b）起搏器工作示意

人工心脏起搏器包括3 部分：脉冲发生器、起搏电极导线和程控器。脉冲发生器最简单的电路就是RC 电路，它能够产生周期性的电脉冲，用来建立正常的心率，如图8-58 所示。当标有“控制器”的框图在电容器上的电压未达到预设的限制值时，电路可看作开路。而电压一旦达到限制值，电容器就会通过放电释放存储的能量，为心脏提供电脉冲，然后开始重新充电，并重复这个过程。

人工心脏起搏器电路的工作原理：首先，电池电源通过电阻R 对电容器C 充电，使其接近ES值，在这个充电过程中，控制器相当于开路；当电容器上的电压达到最大值Umax时，控制器相当于短路，使电容器放电。一旦电容器放电完成，控制器再次相当于开路，使电容器重新开始充电。电容器充电和放电的周期建立了所需的心率，如图8-59 所示。图中选择了t＝0 时刻电容器开始充电，电容器的放电时间相比充电时间忽略不计。

在电容器充电期间，控制器开路，其等效电路就是一阶RC 电路的零状态响应，因此电容器的电压为(www.daowen.com)

假定控制器已经通过编程，在uC＝0.75ES时发送一个电脉冲刺激心脏。已知R 和C的值，就可以通过下式求得每分钟的心跳，即

反过来，电阻可由下式来计算得到

2.二阶电路的工程应用——文氏桥正弦波振荡电路

文氏桥正弦波振荡电路是一种经典的RC 振荡器，它在低频范围内有着广泛的用途。如图8-60 所示，该电路包括选频网络、反馈网络、放大电路和稳幅环节。其中二阶电路的应用就是RC 串并联网络，它既是选频网络，也是正反馈网络，它的任务是在通电开始时产生振动，将需要的频率信号选择出来放大，并通过正反馈的作用不断加强，快速放大到需要的幅值，稳幅环节的作用就是输出信号达到要求的幅值后稳定下来。文氏桥正弦波振荡电路具有振荡频率稳定，带负载能力强，输出电压失真小等优点，应用广泛。