微功耗IC延長(zhǎng)監(jiān)護(hù)儀電池壽命方案

來(lái)源：深圳市佳能電子有限公司   發(fā)布日期：2015-10-08   點(diǎn)擊次數(shù)：1733

許多因素決定了病患監(jiān)護(hù)設(shè)備需要采用低電壓和低功耗工作，因而需要采用低功耗、高精度的IC器件。其中一個(gè)因素是電池的持續(xù)使用：在Holter監(jiān)護(hù)儀和其他的便攜移動(dòng)式心電圖(ECG)系統(tǒng)中，電池已使用了數(shù)十年。作為唯一的電源，低壓電池確保病人(以及設(shè)備)在故障條件下不會(huì)接觸到高電源電壓，因此必須使用低功耗IC,以便延長(zhǎng)電池壽命。

心率監(jiān)護(hù)儀(HRM)

HRM是一種個(gè)人監(jiān)護(hù)設(shè)備，病人可以利用它來(lái)實(shí)時(shí)測(cè)量心率，或記錄下來(lái)以供日后研究。HRM的主要功能是計(jì)算心率并顯示ECG波形，此外還應(yīng)提供導(dǎo)聯(lián)脫落檢測(cè)。HRM一般是便攜式設(shè)備，采用電池供電，因此功耗必須很低。

在本文提出的設(shè)計(jì)中，HRM的模擬前端利用下列器件構(gòu)建：微功耗儀表放大器、運(yùn)算放大器，以及一個(gè)內(nèi)置12位ADC、采樣保持放大器和數(shù)字處理器的微轉(zhuǎn)換器。處理后的數(shù)據(jù)送往PC進(jìn)行顯示。

HRM的模擬前端

微功耗儀表放大器構(gòu)成了出色的HRM輸入放大器，其微功耗、小尺寸、整個(gè)頻率范圍內(nèi)的高共模抑制比(CMMR)、軌到軌輸入和輸出等特性非常適合這種應(yīng)用。皮膚電位介于0.2mV到2mV.高性能的微功耗儀表放大器可解決許多常見(jiàn)的人體皮膚電位測(cè)量難題。對(duì)于這種應(yīng)用，最佳的儀表放大器應(yīng)當(dāng)具有高CMMR,以便抑制共模信號(hào)，例如手術(shù)室設(shè)備的線路噪聲或高頻EMI等。它還應(yīng)當(dāng)具有軌到軌輸出的特性，以便提供寬動(dòng)態(tài)范圍，從而提供典型儀表放大器難以實(shí)現(xiàn)的更高增益。此外，當(dāng)在微功耗儀表放大器(例如，ADI公司的AD8236)之前使用串聯(lián)輸入電阻時(shí)，設(shè)計(jì)人員應(yīng)當(dāng)配置RC濾波器來(lái)降低高頻噪聲。

微功耗儀表放大器后接一個(gè)積分器反饋網(wǎng)絡(luò)。該網(wǎng)絡(luò)利用4.7μF電容和100kΩ電阻實(shí)現(xiàn)，用以設(shè)置高通濾波器的-3dB截止頻率。它可以抑制電極的半電池超電勢(shì)可能產(chǎn)生的任何差分直流偏移。

微功耗運(yùn)算放大器可提供13倍的額外增益，用于放大微弱信號(hào)。有源二階低通貝塞爾濾波器用于消除約50Hz以上的信號(hào)。

因?yàn)殡娐凡捎秒姵毓╇姡�所以將電路的參考電壓連接到病人，就能使病人作為參考，從而提高共模抑制性能。這對(duì)于測(cè)量人體產(chǎn)生的ECG信號(hào)很重要。請(qǐng)注意，有些機(jī)器是從踩踏板獲得電源，因此沒(méi)有使用隔離。