許多因素決定了患者監(jiān)護(hù)裝置要低電壓、低功耗運(yùn)行，因此要低功耗、高精度的集成電路裝置。一個(gè)因素是電池的持續(xù)使用:電池已經(jīng)在動(dòng)態(tài)心電圖監(jiān)視器和其他便攜式心電圖系統(tǒng)中使用了幾十年。作為唯一的電源，低壓電池保證了病人(和設(shè)備)在發(fā)生故障時(shí)不會(huì)接觸到高功率電壓，所以必須使用低功率IC來延長(zhǎng)電池壽命。

心率監(jiān)測(cè)器(HRM)

人力資源管理是一種個(gè)人監(jiān)控設(shè)備，患者可以使用它來實(shí)時(shí)測(cè)量心率或記錄心率以供以后研究。HRM的重要功能是計(jì)算心率，顯示心電圖波形，并供應(yīng)脫鉛檢測(cè)。人力資源管理通常是便攜式和電池供電，所以功耗必須低。

在本文提出的設(shè)計(jì)中，HRM模擬前端采用了微功率儀表放大器、運(yùn)算放大器、12位ADC的微轉(zhuǎn)換器、采樣放大器和數(shù)字處理器。處理后的數(shù)據(jù)被發(fā)送到PC機(jī)進(jìn)行顯示。

HRM仿真前端

微功率儀器放大器構(gòu)成了優(yōu)秀的HRM輸入放大器，其具有功率小、體積小、頻率范圍內(nèi)共模抑制比(CMMR)高、軌對(duì)軌輸入輸出等特點(diǎn)，非常適合于這類應(yīng)用。皮膚電位范圍為0.2mV~2mV。高性能微功率放大器可以解決人體皮膚電位測(cè)量的許多常見問題。關(guān)于這樣的應(yīng)用，最好的儀器放大器應(yīng)該有一個(gè)高的CMMR來抑制共模信號(hào)，例如手術(shù)室設(shè)備中的線路噪聲或高頻EMI。它還應(yīng)該有一個(gè)軌對(duì)軌輸出特性，以供應(yīng)一個(gè)廣泛的動(dòng)態(tài)范圍，從而供應(yīng)更高的增益，這是難以實(shí)現(xiàn)的典型儀器放大器。此外，當(dāng)串聯(lián)輸入電阻用于微功率計(jì)放大器之前(例如ADI的AD8236)，設(shè)計(jì)者應(yīng)該配置一個(gè)RC濾波器來減少高頻噪聲。

微功率計(jì)放大器連接到積分器反饋網(wǎng)絡(luò)。網(wǎng)絡(luò)使用4.7kuF100電阻,電容和建立高通濾波器的截止頻率-3db。它可以抑制由電極的半電池超電位出現(xiàn)的任何差動(dòng)直流遷移。

微功率運(yùn)算放大器為微弱信號(hào)的放大供應(yīng)了13倍的額外增益。有源二階低通貝塞爾濾波器用于消除約50Hz以上的信號(hào)。

由于電路是電池供電的，將電路的參考電壓連接到患者身上可以使患者作為參考，從而提高共模抑制性能。這對(duì)測(cè)量人體出現(xiàn)的心電信號(hào)很重要。請(qǐng)注意，有些機(jī)器的動(dòng)力來自踏板，因此不使用隔離。