微功耗IC延長(zhǎng)監(jiān)護(hù)儀電池壽命方案

圖5:HRM的模擬輸出

我們使用Matlab的FDAtool設(shè)計(jì)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(duì)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，F(xiàn)IR的系數(shù)為整數(shù)，因此，微轉(zhuǎn)換器的計(jì)算負(fù)擔(dān)大為減輕。下面是傳遞函數(shù)：

可以將該傳遞函數(shù)轉(zhuǎn)換為可編程遞歸算法：

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

根據(jù)系數(shù)，C代碼如圖7所示。

圖7:陷波濾波器的C代碼。

圖8是數(shù)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(jì)算的精度

根據(jù)針對(duì)心臟監(jiān)護(hù)儀、心率表和報(bào)警的標(biāo)準(zhǔn)ANSI/AAMI EC13:2002,“心率表可容許的最小范圍應(yīng)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(zhǔn))。”

我們利用Fluke MPS-450多參數(shù)ECG仿真器，在HRM板的輸入端產(chǎn)生ECG信號(hào)。心率可以在仿真器上改變。微轉(zhuǎn)換器對(duì)電路板的輸出進(jìn)行采樣，并計(jì)算心率。心率值將傳輸?shù)絇C以供顯示。表1顯示了該實(shí)驗(yàn)的結(jié)果。

表1:實(shí)驗(yàn)結(jié)果。

功耗

HRM設(shè)計(jì)采用鋰電池或紐扣電池供電，以便可以長(zhǎng)時(shí)間使用在便攜應(yīng)用(例如：運(yùn)動(dòng)監(jiān)護(hù))中。應(yīng)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(zhuǎn)換器的電流消耗為330μA(使用1MHz內(nèi)部系統(tǒng)時(shí)鐘)。HRM的總電流消耗為660μA.假設(shè)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。