运用多种最新微功耗、高精度IC芯片，能够规划出一款功用愈加彻底的低功耗心率监护仪(HRM)。本文旨在评论这些芯片和功用。
规划便携式心率监护仪时的严格要求足以令任何人头疼不已。首要，心脏监护仪有必要契合最高安全性、可靠性和精度规范。规划师还有必要应对扣子电池有限的电量。一方面，要满意商场对更多功用的需求，另一方面，又不能增大空间、功率或本钱，令人头疼的问题接踵而来。
走运的是，解决办法是存在的。运用多种最新微功耗、高精度IC芯片，能够规划出一款功用愈加彻底的低功耗心率 监护仪(HRM)。
低功耗IC最重要的功用是延伸HRM所用电池的寿数，HRM 用于实时丈量患者的心率，或许把心率记录下来供今后研 究运用。便携式HRM需求依托电池长期作业，因而，需求功耗低。数十年以来，动态心电监护仪和其他便携式 ECG体系一向选用低电压电池供电，以确保安全。心脏病 患者或灵敏设备最不需求的是忽然出现的“热”线电压。 微功耗IC选用低电压和电流作业，因而能节约电池电量。
HRM的模仿前端
HRM的首要意图是核算心率和显现ECG波形，一同还应提 供导联掉落检测功用。图1显现了HRM规划的框图。模仿 前端运用下列器材构建：微功耗外表扩大器、运算扩大器 以及一个内置12位ADC、采样坚持扩大器和数字处理器的 微型转换器。处理后的数据送往PC进行显现。
图1. 微功耗外表扩大器构成超卓的心率监护仪输入扩大器
微功耗外表扩大器构成超卓的输入扩大器， 其低功耗、小 尺度、整个频率规模内的高共模按捺比(CMMR)、轨到轨 输入和输出等特性十分合适这种电池供电型运用。高功能 微功耗外表扩大器可解决许多常见的人体皮肤电位(规模为 0.2 mV至2 mV)丈量难题。关于这种运用，最佳外表扩大器 应当具有高CMMR以便按捺共模信号，例如手术室设备的 线路噪声或高频EMI等。轨到轨输出特性供给宽动态规模， 支撑比典型外表扩大器更高的增益。此外，规划人员应当 运用微功耗外表扩大器来完成天然RC滤波器;当扩大器之 前运用串联输入电阻时，该RC滤波器能够下降高频噪声。
在主信号链中，微功耗外表扩大器后接一个积分器反应网 络，运用4.7 μF电容和100 kΩ电阻完成，用以设置高通滤波 器的−3 dB截止频率。它按捺电极的半电池超电势或许发生 的差分直流失调。微功耗运算扩大器供给13倍的额定增益 以便扩大弱信号。一个有源二阶低通贝塞尔滤波器消除约 50 Hz以上的信号。
因为电路选用电池供电，因而将电路的基准电压衔接到病 人时，就能用作基准电压，然后进步共模按捺功能。这对 于丈量ECG信号很重要。留意，有些机器是从踩踏板取得 电源，因而不运用阻隔。
基准电压
本规划假定ECG信号规模为0.2 mV至2 mV。为避免信号被 箝位并使ADC的动态规模最大(0 V至1.25 V)，规划中添加 0.625 V偏置。如图2所示，电阻分压器和缓冲器发生0.625 V 基准电压，它也用于偏置ECG信号(见图1)。
图2. 电阻分压器和缓冲器发生0.625 V基准电压
导联掉落检测
假如电极接触不良，HRM应供给警示信号。当电极脱离病 人时，这些电阻与微功耗外表扩大器输入端的两个20 MΩ 电阻(见图1)一同使输入发生偏移。正常作业时，微功耗仪 表扩大器的输出是基准电压;假如一个电极掉落，输出将 变为0 V。图3所示为导联掉落检测电路，微功耗外表扩大 器的输出端衔接到检测电路的输入端。
图3. 外表扩大器输出衔接至导联掉落检测电路的输入端
事实上，导联掉落检测电路是一个比较器，迟滞运用一个 扩大器完成。用一个高增益比较器来确认输入电压是高于 仍是低于基准电压，并输出一个代表净差符号的电压。迟 滞经过少数正反应消除噪声导致的不稳定性。单电源供电 时，需求偏移基准电压，使电路彻底在榜首象限作业。图 4显现了完成办法。电阻分压器(R2和R1)发生一个正基准 电压，用以与输入电压进行比较。图4中给出了规划直流 阈值所用的公式。
图4. 比较器在单电源条件下的作业原理
参阅图3，R1 = 5.1 kΩ，R2 = R3 = 2.4 MΩ，VCC = 3.3 V，VOL = 0 V，VOH = 3.3 V。
咱们用图4中的公式核算： VTL = 0.006983 V
VTH = 0.013966 V
迟滞 = VTH – VTL = 0.006983 V
正常作业时，微功耗外表扩大器的输出应是VREF;假如导 联掉落，比较器的输出将变为0 V。当比较器的输出上升到 3.3 V时，微功耗外表扩大器的输出也是0 V。依据微控制器 的中止形式不同，上升沿或高电平能够触发微控制器的中 断。当导联再次接上时，比较器的输出降至0 V，下降沿或 低电平能够触发中止。
