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解析微功耗IC延长监护仪电池寿命办法

2023-12-05   点击量:52

许多因素决定了患者监护装置要低电压、低功耗运行,因此要低功耗、高精度的集成电路装置。一个因素是电池的持续使用:电池已经在动态心电图监视器和其他便携式心电图系统中使用了几十年。作为唯一的电源,低压电池保证了病人(和设备)在发生故障时不会接触到高功率电压,所以必须使用低功率IC来延长电池寿命。


心率监测器(HRM)


人力资源管理是一种个人监控设备,患者可以使用它来实时测量心率或记录心率以供以后研究。HRM的重要功能是计算心率,显示心电图波形,并供应脱铅检测。人力资源管理通常是便携式和电池供电,所以功耗必须低。


在本文提出的设计中,HRM模拟前端采用了微功率仪表放大器、运算放大器、12位ADC的微转换器、采样放大器和数字处理器。处理后的数据被发送到PC机进行显示。


HRM仿真前端


微功率仪器放大器构成了优秀的HRM输入放大器,其具有功率小、体积小、频率范围内共模抑制比(CMMR)高、轨对轨输入输出等特点,非常适合于这类应用。皮肤电位范围为0.2mV~2mV。高性能微功率放大器可以解决人体皮肤电位测量的许多常见问题。有关这样的应用,最好的仪器放大器应该有一个高的CMMR来抑制共模信号,例如手术室设备中的线路噪声或高频EMI。它还应该有一个轨对轨输出特性,以供应一个广泛的动态范围,从而供应更高的增益,这是难以实现的典型仪器放大器。此外,当串联输入电阻用于微功率计放大器之前(例如ADI的AD8236),设计者应该配置一个RC滤波器来减少高频噪声。


微功率计放大器连接到积分器反馈网络。网络使用4.7kuF100电阻,电容和建立高通滤波器的截止频率-3db。它可以抑制由电极的半电池超电位出现的任何差动直流迁移。


微功率运算放大器为微弱信号的放大供应了13倍的额外增益。有源二阶低通贝塞尔滤波器用于消除约50Hz以上的信号。


由于电路是电池供电的,将电路的参考电压连接到患者身上可以使患者作为参考,从而提高共模抑制性能。这对测量人体出现的心电信号很重要。请注意,有些机器的动力来自踏板,因此不使用隔离。


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钜大特种电池工程研究院

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