模擬信號路徑在便攜醫(yī)療設(shè)備中的技術(shù)要求

　　假如數(shù)據(jù)表中的電壓噪聲密度圖沒有表示在1Hz下的噪聲值，那您可以使用下列簡單的方程式(數(shù)式2)來推算某頻率下的數(shù)值。

　　式2：en=enb*√(fce/f)

　　當(dāng)中enb是寬帶噪聲(通常是在1kHz時的數(shù)值)，而fce 是1/f拐點，至于f是所關(guān)注的頻率，在我們的個案是1Hz。

　　舉一個例子，美國國家半導(dǎo)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(fce)的數(shù)值。使用數(shù)據(jù)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(shù)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(shù)值代入數(shù)式1中并將結(jié)果乘以6.6，便可得出2.4μV的峰到峰噪聲量。

　　另一個需要考慮的是電流噪聲。一般來說，假如電源的阻抗不是很大(>100kΩ)，您可以不考慮電流噪聲，仍然可獲得一個很接近的推算結(jié)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ADC的分辨率來說極為重要一樣，帶寬對維持系統(tǒng)的精確度也同樣重要。為了將誤差限制在1/2個最低有效位(LSB)，就需要進(jìn)行一個快速的檢查以決定放大器的帶寬是否足夠。除了使用復(fù)雜和泛味的引導(dǎo)外，您還可以使用模擬/數(shù)字轉(zhuǎn)換器的分辨率來迅速推算出結(jié)果。方法是使用1/2(N/2)并且將結(jié)果乘以-3dB時的放大器頻率 (參考2)。

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

　　圖 3 便攜心電圖儀的框圖

　　監(jiān)視器件和通信器件

　　大多數(shù)較新的醫(yī)療診斷儀器都設(shè)有無線通信功能?，F(xiàn)代的心電圖儀(EKG或ECG)都可通過個人電子手帳(PDA)或其他的電腦外圍設(shè)備把病人的數(shù)據(jù)于數(shù)分鐘內(nèi)傳送到醫(yī)生診所或醫(yī)院。撇開無線數(shù)據(jù)傳輸所帶來的好處，這類設(shè)備可能會對醫(yī)療器件構(gòu)成嚴(yán)重的干擾，使其讀數(shù)出現(xiàn)錯誤。

　　為了避免這種干擾，就必須采用濾波器?？墒牵尤霝V波器不單會增大設(shè)備的體積，而且還會增加設(shè)計的成本。一個更加節(jié)約成本和快捷的方法是使用可以抑制無線電頻率(RF)噪聲的組件(包括濾波器)。

　　結(jié)語

　　現(xiàn)今醫(yī)療設(shè)備領(lǐng)域的趨勢是為消費者提供更高價值的產(chǎn)品，即價廉物美且能夠迅速提供診斷結(jié)果的家居護(hù)理儀器。隨著技術(shù)不斷進(jìn)步，將會有更多的醫(yī)療設(shè)備通過電腦把數(shù)據(jù)即時地從病人的居所傳送到醫(yī)生診所。此外，隨著用戶對更多功能的需求，對便攜醫(yī)療設(shè)備的精度要求將進(jìn)一步提高以達(dá)到更準(zhǔn)確的診斷，而這些都將依靠設(shè)計人員不斷的創(chuàng)新、長期開發(fā)和對全面解決方案所作出的承諾。