基于TMS320C5515 DSP 評(píng)估模塊脈動(dòng)式血氧計(jì)設(shè)計(jì)方

TI 的 TMS320C5515 DSP 評(píng)估模塊 與 TI 的脈動(dòng)式血氧計(jì)模擬前端模塊組成了新的 C5505 PO 或 SpO2 醫(yī)療開(kāi)發(fā)套件 (MDK)，它使開(kāi)發(fā)人員能夠訪問(wèn)開(kāi)發(fā)工具集，為要求高電池效率的便攜式病患監(jiān)控應(yīng)用提供了完整的信號(hào)鏈解決方案和軟件，可節(jié)省數(shù)月的開(kāi)發(fā)時(shí)間。

脈動(dòng)式血氧計(jì)通過(guò)利用不同的光波長(zhǎng)感應(yīng)脫氧血紅蛋白和氧絡(luò)血紅蛋白的吸收屬性，以測(cè)量動(dòng)脈的血氧飽和度?；玖坑?jì)由放在病人耳垂、腳趾、手指或其它身體部位的傳感器和數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)組成，用于計(jì)算和顯示氧飽和程度、心率和血流量。

低端便攜式脈動(dòng)式血氧計(jì)

為適應(yīng)低端設(shè)計(jì)，TI 系列高度集成的 MSP430 超低功耗微處理器 (MCU) 減少了在設(shè)計(jì)中所需的外部組件數(shù)。因?yàn)樾盘?hào)鏈、電源管理和顯示驅(qū)動(dòng)器的元件已集成到 MCU。

信號(hào)采集挑戰(zhàn)：反向反饋電阻配置常與信號(hào)鏈中的增益放大器配合使用。但是，大反饋電阻值可能借助因電路敏感度級(jí)別造成的光強(qiáng)度的輕微變化，來(lái)推動(dòng)極高的輸出擺幅。一些設(shè)計(jì)可以從將輸出擺幅推至地面或低于地面中受益。雙電源自動(dòng)置零互阻抗放大器能使輸出擺幅接地，并使單電源器件擺幅非常接近地面。輸出電壓非常接近 0V 時(shí)，連接到 –5V 的下拉電阻允許輸出擺幅稍微低于地面，以將錯(cuò)誤降至最低。TI 推出了一系列可提供極高精密度、杰出長(zhǎng)期穩(wěn)定性和極低 1/f 噪聲的互阻抗放大器。

中程和高端便攜式脈動(dòng)式血氧計(jì)

中高端實(shí)施可能需要具有低電源電流的更高性能處理器和更高精密度的模擬組件。TI 的低功耗 DSP 技術(shù)可以消除由其它光源或讀取信息時(shí)出現(xiàn)的移動(dòng)而導(dǎo)致的信號(hào)失真，僅提取重要信號(hào)。通過(guò)復(fù)雜算法，DSP 技術(shù)可精確讀取極低電平信號(hào)。這一附加處理功能在脈動(dòng)式血氧計(jì)中非常有用，它能測(cè)量其它波長(zhǎng)的吸收以檢測(cè)其它種類氧絡(luò)血紅蛋白的飽和度。

信號(hào)采集挑戰(zhàn)：TI 的精密交換式集成器互阻抗放大器沒(méi)有反饋電阻的熱噪聲，也沒(méi)有在使用大型反饋電阻的互阻抗放大器中常發(fā)現(xiàn)的穩(wěn)定性問(wèn)題。將光電二極管和 2 個(gè)集成器互阻抗放大器配合使用可消除暗流和環(huán)境光錯(cuò)誤，因?yàn)闇p去了對(duì)于二者均常見(jiàn)的錯(cuò)誤。另外，這些放大器還允許在整數(shù)倍 AC 線頻率下同步采樣，從而提供極高的噪聲抑制。互阻抗增益可通過(guò)操作片上設(shè)置輕松進(jìn)行更改。另外，TI 的高精密度 ADC 為測(cè)量光電二極管提供了 AC/DC 性能卓越的小包裝單芯片解決方案。

通常，脈動(dòng)式血氧計(jì)需要超低功耗和低噪聲電源軌；以便支持延長(zhǎng)的電池壽命和精密測(cè)量。TI 的降壓-升壓轉(zhuǎn)換器提供對(duì)鋰離子電池技術(shù)的支持以及 96% 的效率。高 PSRR LDO 還可用于其它低噪聲電源軌。TI 的線性鋰離子低單節(jié)充電器系列可滿足壁插式和 USB 端口充電的要求。推出的創(chuàng)新下一代電量監(jiān)測(cè)解決方案使用了 “Impedance Track”，可自動(dòng)了解/檢測(cè)電池特性，從而延長(zhǎng)電池壽命和系統(tǒng)運(yùn)行時(shí)間。