血压监护仪简介
血压监护仪是当血液被泵离心脏时用来丈量动脉压力的设备。其组成部分包含：电源、电机、存储器、压力传感器和用户接口(包含显现屏、小键盘或触摸板、发声设备以及可选的USB或ZigBee通讯接口)等。图1所示为飞思卡尔的血压监护仪参阅规划RDQE128BPM。
图1 血压监护仪参阅规划RDQE128BPM
怎么进行血压丈量
当包裹着患者手臂周围的袖套被渐渐放走时，袖套中压力的小改变可以被发觉。这些压力的动摇由患者的心律周期发生，接着它经过一个1Hz的高通滤波后被扩大和偏移，发生血压曲线。如图2所示。这个新信号便是心跳信号。
运用前面所述心跳检测办法，可以经过简略的示波计法来丈量血管收缩压(SBP)和血管舒张压(DBP)，这种办法被大多数主动非介入式血压监护设备所选用。当袖套被充气至收缩压以上，然后缓慢放气时，袖套中压力改变的起伏被丈量。当压力低于血管的收缩压时，这一起伏会忽然添加。当袖套中压力进一步下降时，该脉冲起伏到达最大值并快速减小。舒张压是在这一快速改变的开端时被取得的。因而SBP和DBP是经过界说脉冲起伏的快速上升区域(SBP)和下降区域(DBP)来取得的。均匀动脉血压(MAP)就在最大起伏处。
丈量SBP和DBP能协助确诊一般的高血压，可是只是靠临床监护不能区别两种一般类型的高血压。
原发性高血压
原发性高血压是没有清晰的原因或可被纠正的原因而引起的高血压。对原发性高血压的判别是收缩压继续高于140mmHg或舒张压继续高于90mmHg。
白大褂高血压
白大褂高血压是指仅当处在不同于一般家庭环境的高度压力的环境中而闪现的高血压症状，如在诊所或医师办公室引发的高血压症状。患有白大褂高血压的人在诊所环境下丈量的血压读数偏高，可是脱离诊所后血压读数就康复正常了。白大褂高血压或许被误诊为原发性高血压，这导致了不必要的医治和额定保险费用的添加。为此，医学专家们一般主张在家进行几周的丈量以确认确诊成果。因而，便携式、易于运用的血压计在家庭里变得遍及。
模数转化精度
如图1所示，微操控器(MCU)和压力传感器是血压计的核心技能。RDQE128BPM参阅规划也说明晰在这一运用中最重要的是MCU模块上的ADC。飞思卡尔操控器片上的ADC模块是逐次迫临型ADC，包含用于获取输入电压的采样锁存电路、一个比较器、一个逐次迫临型寄存器子电路和一个内部参照电压电容式DAC。
血压监护仪需求丈量很小的信号，因而ADC分辩率一般是一个要害参数，如10位，12位或16位分辩率，这也是为运用规划挑选MCU的重要要素。相同重要的还有ADC的精度。一切的ADC有其固有的不精确性，由于他们经过离散的进程(量化)来数字化信号。因而，数字输出不能完美地反映模仿输入信号。例如，一个12位的转化器将为一个最大5V的输入电压 供给1.22mV最低有用位(LSB)。因而，ADC仅能将数值数字化到1.22mV的倍数。在这个比如中，它标明最佳丈量永久不能比±0.5个最低有用位LSB(±610μV)更为精确。
不幸的是，一些其他嵌入式ADC特性引进了差错并降低了其精度，这些特性包含偏移、温度漂移和非线性等。一些ADC如Flexis产品运用的16位ADC具有经过校准减小偏移和增益差错的才能。ADC通道上的片上温度传感器可使温度补偿得以具体化。
ADC的有用比特位(ENOB)是分辩率和精度的实在方针。这个数值标明晰在一个特定体系中有多少比特供给了精确信息。它可以经过下面的公式核算：
ENOB=(SNR-1.76dB)/6.02dB
这儿， SNR(信噪比)是有意义信息(信号)和布景噪音(噪音或差错)之间的比率。信噪比值不只遭到ADC规划和芯片集成的影响，也遭到印刷电路板(PCB)规划、布线和所选附加离散%&&&&&%的影响。一个大的信噪比值意味着更多的信号是数据而且差错很小，这能改进当丈量微伏级改变的信号时丈量成果的精度。
进步精度
在ADC的输入端添加少数受控的“颤动”噪声信号(如0.5 LSB 高斯白噪声)，可以影响信号在最接近最小分辩率的一位上下改变，经过这种办法可防止再去四舍五入。转化的最低有用位的状况随机在0~1之间颤动，而不是固定在一个数值上。经过引进细小噪声，可扩展ADC可以转化信号的有用规模，而不是简略去除在这个低水平上的一切信号。相同，这在整个规模内都引进了量化差错。颤动只是添加了分辩率，改进了线性度，可是并没有进步精度。但是，经过在信号里添加1~2位最低有用位的噪声而且选用过采样的技能可以进步精度。
过采样是经过一个比Nyquist 采样频率明显进步的采样率来收集信号的进程。实践上，过采样被用来获取高分辩的ADC转化器。例如，运用运转于256倍方针采样率的12位转化器就可进行16位转化。对每一个附加分辩率位，信号有必要过采样4倍。由于实践国际的ADC不能进行不间断的转化，输入值应当在转化器进行转化期间坚持必定。
采样和坚持电路经过这种办法来完结这样一个使命：用一个电容储存输入端的模仿电压，并用一个电子开关来使%&&&&&%从输入端断开。运用设置好最适合输入信号的采样和坚持时刻的ADC，对改进转化成果的精度很有协助。
将噪声耦合和过采样结合在一起能进一步改进精度。如图3所示。这一技能一般被认为是过采样和抽取滤波。顶部的曲线图表明了ADC转化器随时刻发生的成果，而且显现了假如不选用附加噪声，独自运用过采样会是怎样的成果。经过添加1~2个LSB噪声，如在底部垂直线表明的那样，一起进行的采样不会有相同的成果。这个办法添加了信噪比而且进步了有用比特位。 经过在输入信号处添加1~2个LSB噪声和过采样，成果被均匀今后可以供给一个更精确的值。从ADC丈量中取得的均匀数据，它使输入信号中的毛刺变平，然后具有减小信号动摇和噪声的长处。
还有四个可以办理的差错来历：偏移、增益、漏电流和较小规模的温度。一些嵌入式MCU片上的ADC模块，如新的Flexis产品上的16位ADC，具有硬件校准特性，能在代码履行期间重复进行校准。不具有硬件校准的嵌入式ADC模块依然能进行校准，但这有必要在工厂中完结，或许有为产品规划的计划。
图2 血压丈量中的血压改变
图3 噪声耦合和过采样结合进一步改进精度
校准是一个3进程的进程：第一步装备ADC，第二步开端校准转化并等候转化完结，最终进行偏移和增益校准。
偏移和增益校准值可以依据成果被减小或扩大。这能在软件或在一些已完结的ADC硬件中完结。
输入的偏移是三个需求补偿的来历中最简单处理的。对一个单端输入的转化，输入可以参阅相同的内部电压。这应当能发生一个零成果。假如成果不是零，这便是偏移值，它有必要从ADC成果中减去。假如运用差分转化方式，偏移值可以经过在两个输入引脚上改换相同的信号来找到。
一旦偏移值已知，ADC的增益可以从满量程差错中找到。这是在最大量程的抱负输出值(如12位ADC中的0xFFF)与偏移值为零时实践输出值之间的差值。
图4 未校准量程与对应抱负量程的偏移
图4显现了从接地到满量程一个未校准的斜线对应抱负斜线的偏移和增益被夸张的作用。在运用中取决于精确的ADC成果，在血压监护仪中，它被要求指示细小的读数改变(μV)，校准应该常常进行，至少在每个重起之后。假如一个硬件功用不存在，校准可以经过规划接地和VDD输入到运用部分，在每次转化后减去偏移并乘以核算的增益来取得。
还有一种输入差错的来历，即输入引脚上的漏电流会引起输入端输入电阻上的压降。这一差错可以是在这些电池电压和温度检测电路中最低有用位的数十倍。最好的消除这一差错的办法是在规划者的操控下削减模仿DC源电阻和任何方式的走漏。
MCU芯片的温度也可以对ADC成果有影响。但是，温度是一个慢变要素。一个血压监护仪的惯例的重复校准被规划在运用代码中，这运用户不必考虑抱负条件，使温度的影响最小。但是，在工厂中的彻底校准(其成果储存在存储器的查询表中)根本可以消除温度的影响。许多ADC具有片上温度传感器，它们可以用来监控温度，使调理可以进行。
非线性几乎是一个无法被校准的要素，由于它一般是模块规划中所固有的。在每个编码转化之间的电压差应该等于1LSB。因而，非线性是指编码步长的不规则距离，它导致一些信号变形。
结语
飞思卡尔嵌入式操控器ADC具有高度集成的功用，然后使规划者可以取得高精度的丈量。在最新的Flexis产品系列中的16位ADC能使开发者经过调理ADC的偏移和增益进步精度，而不添加体系硬件和软件的要求。
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