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基于微功耗IC设计功能更齐全心率监护仪(HRM)

导读: 设计便携式心率监护仪时的严格要求足以令任何人头疼不已。首先,心脏监护仪必须符合最高安全性、可靠性和精度标准。设计师还必须应对纽扣电池有限的电量。一方面,要满足市场对更多功能的需求,另一方面,又不能增大空间、功率或成本,令人头疼的问题接踵而来。

  OFweek电子工程网讯:运用多种最新微功耗、高精度IC芯片,可以设计出一款功能更加齐全的低功耗心率监护仪(HRM)。本文旨在讨论这些芯片和功能。

  设计便携式心率监护仪时的严格要求足以令任何人头疼不已。首先,心脏监护仪必须符合最高安全性、可靠性和精度标准。设计师还必须应对纽扣电池有限的电量。一方面,要满足市场对更多功能的需求,另一方面,又不能增大空间、功率或成本,令人头疼的问题接踵而来。

  幸运的是,解决办法是存在的。运用多种最新微功耗、高精度IC芯片,可以设计出一款功能更加齐全的低功耗心率 监护仪(HRM)。

  低功耗IC最重要的功能是延长HRM所用电池的寿命,HRM 用于实时测量病人的心率,或者把心率记录下来供以后研 究使用。便携式HRM需要依靠电池长时间工作,因此,需要功耗低。数十年以来,动态心电监护仪和其他便携式 ECG系统一直采用低电压电池供电,以确保安全。心脏病 病人或敏感设备最不需要的是突然涌现的“热”线电压。 微功耗IC采用低电压和电流工作,因此能节省电池电量。

  HRM的模拟前端

  HRM的主要目的是计算心率和显示ECG波形,同时还应提 供导联脱落检测功能。图1显示了HRM设计的框图。模拟 前端利用下列器件构建:微功耗仪表放大器、运算放大器 以及一个内置12位ADC、采样保持放大器和数字处理器的 微型转换器。处理后的数据送往PC进行显示。

 

    图1. 微功耗仪表放大器构成出色的心率监护仪输入放大器

  微功耗仪表放大器构成出色的输入放大器, 其低功耗、小 尺寸、整个频率范围内的高共模抑制比(CMMR)、轨到轨 输入和输出等特性非常适合这种电池供电型应用。高性能 微功耗仪表放大器可解决许多常见的人体皮肤电位(范围为 0.2 mV至2 mV)测量难题。对于这种应用,最佳仪表放大器 应当具有高CMMR以便抑制共模信号,例如手术室设备的 线路噪声或高频EMI等。轨到轨输出特性提供宽动态范围, 支持比典型仪表放大器更高的增益。此外,设计人员应当 利用微功耗仪表放大器来实现自然RC滤波器;当放大器之 前使用串联输入电阻时,该RC滤波器可以降低高频噪声。

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责任编辑:Alvin
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