模擬信號路徑在便攜醫療設備中的技術(shù)要求

　　假如數據表中的電壓噪聲密度圖沒(méi)有表示在1Hz下的噪聲值，那您可以使用下列簡(jiǎn)單的方程式(數式2)來(lái)推算某頻率下的數值。

　　式2：en=enb*√(fce/f)

　　當中enb是寬帶噪聲(通常是在1kHz時(shí)的數值)，而fce 是1/f拐點(diǎn)，至于f是所關(guān)注的頻率，在我們的個(gè)案是1Hz。

　　舉一個(gè)例子，美國國家半導體的LMV851在10kHz下的寬帶噪聲為10nV/√Hz。為了計算出根均方值噪聲，首先要從圖表決定出1/f拐點(diǎn)(fce)的數值。使用數據表中的電壓噪聲密度圖，這樣便可找到fce大約等于300Hz。之后，使用以上的數式便可計算出en=10*√(300/1)=173nV√Hz，而這便是在1Hz下的電壓噪聲，最后將這數值代入數式1中并將結果乘以6.6，便可得出2.4μV的峰到峰噪聲量。

　　另一個(gè)需要考慮的是電流噪聲。一般來(lái)說(shuō)，假如電源的阻抗不是很大(>100kΩ)，您可以不考慮電流噪聲，仍然可獲得一個(gè)很接近的推算結果，就正如上述的例子一樣?？墒?，假如電源的阻抗很大，那必須使用相同的技巧來(lái)推算電流噪聲，并且將電壓和電流噪聲以根均方值的形式相加。

　　決定速度的要求

　　正如運算放大器的噪聲對于A(yíng)DC的分辨率來(lái)說(shuō)極為重要一樣，帶寬對維持系統的精確度也同樣重要。為了將誤差限制在1/2個(gè)最低有效位(LSB)，就需要進(jìn)行一個(gè)快速的檢查以決定放大器的帶寬是否足夠。除了使用復雜和泛味的引導外，您還可以使用模擬/數字轉換器的分辨率來(lái)迅速推算出結果。方法是使用1/2(N/2)并且將結果乘以-3dB時(shí)的放大器頻率 (參考2)。

　　通過(guò)以上的捷徑和一個(gè)14位的ADC，這個(gè)例子得出feff= 0.007813*f-3dB。對于圖3中可配置增益為10的運算放大器(LMP7711來(lái)說(shuō))，在-3dB時(shí)的頻率為1.7MHz。這樣，最大帶寬(處于1/2個(gè)LSB誤差)便等于0.007813*1.7E6=13.3kHz。

　　圖 3 便攜心電圖儀的框圖

　　監視器件和通信器件

　　大多數較新的醫療診斷儀器都設有無(wú)線(xiàn)通信功能?，F代的心電圖儀(EKG或ECG)都可通過(guò)個(gè)人電子手帳(PDA)或其他的電腦外圍設備把病人的數據于數分鐘內傳送到醫生診所或醫院。撇開(kāi)無(wú)線(xiàn)數據傳輸所帶來(lái)的好處，這類(lèi)設備可能會(huì )對醫療器件構成嚴重的干擾，使其讀數出現錯誤。

　　為了避免這種干擾，就必須采用濾波器?？墒?，加入濾波器不單會(huì )增大設備的體積，而且還會(huì )增加設計的成本。一個(gè)更加節約成本和快捷的方法是使用可以抑制無(wú)線(xiàn)電頻率(RF)噪聲的組件(包括濾波器)。

　　結語(yǔ)

　　現今醫療設備領(lǐng)域的趨勢是為消費者提供更高價(jià)值的產(chǎn)品，即價(jià)廉物美且能夠迅速提供診斷結果的家居護理儀器。隨著(zhù)技術(shù)不斷進(jìn)步，將會(huì )有更多的醫療設備通過(guò)電腦把數據即時(shí)地從病人的居所傳送到醫生診所。此外，隨著(zhù)用戶(hù)對更多功能的需求，對便攜醫療設備的精度要求將進(jìn)一步提高以達到更準確的診斷，而這些都將依靠設計人員不斷的創(chuàng )新、長(cháng)期開(kāi)發(fā)和對全面解決方案所作出的承諾。