我坚持身形的新年决计并未像我期望的那样成功。和许多人相同,我在开端时热心万丈,但可能会渐渐回到老样子。
在我的一个实验中,我开端考虑规划一款心率监测器来监测我自己的健康状况终究会有多难。我看到越来越多的便携式设备集成了患者监护功用,它们这样做的意图是提早发现心脏异常情况来抢救生命。
大约三年前,德州仪器 (TI) 发布了ECG/EEG 模仿前端 ADS1298 产品系列,旨在运用于生物电势设备的模仿前端规划变得更简易一些。现在,更简略一点儿说,我在议论右腿驱动 (RLD) 规划、威尔逊中心终端 (WCT) 规划、导联掉落检测办法等(已被集成到芯片中,使电路板占用空间最多可减缩 95%)。这种高集成度可削减电路板占用空间,使规划愈加细巧。结合极低的功耗(在 1mW 以下),该产品系列真的十分合适便携式运用。让咱们更细心地审视一下胸带心率监测器,看看规划模仿前端有多大难度。
当心脏搏动时,它会发生一种很小的电脉冲,首要频率成分的带宽较小,为 40Hz;振幅大约为几毫伏。这种电脉冲可由高精度 ADC(如 ADS1291)取得并进行数字化处理,无需任何外部增益级设置。因而请谨记,假如咱们拆开胸带的规划,咱们会看到,它被两个放置在胸前的电极进行了简化,为的是标明单个导联(称为导联 I)。无需运用第三个电极来给健身爱好者或患者加偏压。相反,咱们运用了不同的规划办法,以保证输入在转换器的规模之内。输入是 AC 耦合式的,可以便从患者身上移除 DC 作业点。然后,咱们用高阻抗电阻器来设置作业点。
我前面已说到,RLD 电极无需驱动患者肢体。相反,经过弱电阻器,可用 RLD 电极在转换器的输入端设置偏置点。还有其它给输入加偏压的办法:可运用电源或外部 LDO。事实上,任何源极均可运用,只需它能保证输入在 ADC 的运转规模内即可。
因为大多数信号成分的带宽都较小,为 40H,所以可限制 ADC 的数据速率,以协助调低噪声。ADS1298 产品系列的数字滤波器可限制 1/4 的数据速率,这就答应咱们运用 250SPS 乃至 500SPS 并仍能满意 1μVrms 转换器的噪声要求。
其实,这便是您为规划模仿前端所需求的全部 — 没有什么太杂乱的。高档医疗设备或消费类心率监测器乃至可运用相同的模仿前端规划。ECG 规划的“内容”取决于您怎么使用数字处理中的数据。这是该体系的超卓之处。在往后的文章中,我将对数字处理多作一些解说,敬请重视。