片上系统架构在便携式医疗电子中的应用

发布时间:2022-07-25 14:46 阅读次数:
本文摘要:众所周知,近年来便携式医疗电子早已有了很大的发展并且被广泛应用。更加多的新产品早已在市场上经常出现。实效性好的可以大量生产的就是那些设计非常简单、性能优越的方案,这样才能确保设备成本减少。 要做这一点,设计师必须考虑到功耗、成本、尺寸、器件的FDA证书,以及其他因素。

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众所周知,近年来便携式医疗电子早已有了很大的发展并且被广泛应用。更加多的新产品早已在市场上经常出现。实效性好的可以大量生产的就是那些设计非常简单、性能优越的方案,这样才能确保设备成本减少。

要做这一点,设计师必须考虑到功耗、成本、尺寸、器件的FDA证书,以及其他因素。  一个典型的便携式医疗电子系统还包括下面几个部分:仿真前端(用作数据采集)、放大器和滤波器(用作信号调整)、模数转换器和传感器(用作信号收集)、按钮(用作拒绝接受用户的对系统)、单片机(继续执行算法),以及各种各样的模块,如LCD显示器,USB端口等等。传统设计必须把所有必须的部件都放在PCB上。这种方法减少了整个系统的BOM、PCB复杂性和设计周期。

用于分立器件也有利于IP维护,因为它可以很更容易仿造。  便携式医疗设备设计和生产也不受食品和药品管理局(FDA)管制。这意味著他们的设计与生产必需遵循准确过程文档,性能必需严苛符合文档拒绝,必需通过研发测试、量产测试和现场应用于。一个国家食品药品监督管理局拒绝医疗器械中用于的器件在接下来的5年必需能供货。

这就性刺激开发者增加整体器件数目以便FDA证书更加非常简单。  图1血压监护仪传统设计方案  图1和2得出了一个典型的血压监护仪(BPM)和一种非接触式的数字温度计用于传统设计的方案架构。

  图2非接触式数字温度计传统设计方案  传统方案  一个典型的血压监护仪用于压差传感器测量袖口或手臂的压力。这个传感器是作为输入的,只有几十微伏(30V~50V),输入压力信号必须用于高增益放大器缩放,从而超过较好的共模诱导比(CMRR)。一般来说增益和共模诱导比必须分别超过大约150和100分贝。

压力信号的脉冲振动的频率在0.3Hz~11Hz之间,振幅大约为数百微伏。这类波动可以通过200增益和截止频率在0.3Hz~11Hz的带通滤波器萃取出来。速度为50赫兹的10位ADC是用来把压力传感器和振动信号数字化。两个计时器是用来计算出来跳动以及实行安全性定时器的功能。

安全性定时器用来调节压力在某一段时间内维持在目标手臂。安全性定时器是AAMI标准中安全性规则的一部分。

一个单片机内核用于各种算法计算出来其收缩压、舒张压压力值。PWM电机驱动来展开袖带的收缩和膨胀。

  一个典型的非接触式数字测温计使用传感器(或者说是温差电偶热电偶),由热偶(用来测量热电偶温度)和热敏电阻(用来测量环境温度)构成微型机械嵌入式薄膜。热电偶根据节点间的压差产生直流电力。热电偶的输入维持在几微伏。

热电偶信号经过一种低噪声仪器放大器展开了缩放。由一个热敏电阻和一个外部仪器电压调节器包含了电压分压器。这个分压器用来切换热敏电阻电压的变化对温度的变化。

热电偶和热敏电阻的电压用作计算出来热电偶和环境温度。通过传感器厂家给的公式或者预存的查询表格获得电压,从而获得温度。环境温度再加热电偶温度获得就是最后的温度测量值。  当然,在上述的应用于中,还必须其他外围电路,例如字段LCD驱动、动态时钟RTC,按钮、EEPROM和USB。


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