微功耗IC延長(cháng)監護儀電池壽命方案

圖5:HRM的模擬輸出

我們使用Matlab的FDAtool設計陷波濾波器。圖6所示為FDAtool.在零極點(diǎn)圖中，將兩個(gè)零點(diǎn)配置在±π/2相位處。對于200Hz采樣速率，50Hz分量將被消除。

圖6:FDAtool

此外，零點(diǎn)配置在單位圓中，FIR的系數為整數，因此，微轉換器的計算負擔大為減輕。下面是傳遞函數：

可以將該傳遞函數轉換為可編程遞歸算法：

該方程式中，n表示當前值，n-1表示前一時(shí)刻的值，依此類(lèi)推。

根據系數，C代碼如圖7所示。

圖7:陷波濾波器的C代碼。

圖8是數字陷波濾波器之后的ECG波形。50Hz噪聲已被消除。

圖8:PC上顯示的ECG波形。

心率計算的精度

根據針對心臟監護儀、心率表和報警的標準ANSI/AAMI EC13:2002,“心率表可容許的最小范圍應為30bpm~200bpm,可容許的讀取誤差不得大于輸入速率的±10%或±5bpm(以較大者為準)。”

我們利用Fluke MPS-450多參數ECG仿真器，在HRM板的輸入端產(chǎn)生ECG信號。心率可以在仿真器上改變。微轉換器對電路板的輸出進(jìn)行采樣，并計算心率。心率值將傳輸到PC以供顯示。表1顯示了該實(shí)驗的結果。

表1:實(shí)驗結果。

功耗

HRM設計采用鋰電池或紐扣電池供電，以便可以長(cháng)時(shí)間使用在便攜應用(例如：運動(dòng)監護)中。應保證模擬前端在1.8V~5V工作。

采用3.3V電源時(shí)，模擬前端板的電流消耗為300μA,微轉換器的電流消耗為330μA(使用1MHz內部系統時(shí)鐘)。HRM的總電流消耗為660μA.假設紐扣電池的容量為50mAh,那么該電池可以保證大約75小時(shí)的工作時(shí)間。