当前位置:首页 > 医疗电子 > 医疗电子
[导读] 1、概述近年来,以电池作为电源的电子产品得到广泛使用,设计师迫切要求采用低电压的模拟电路来降低功耗。低电压、低功耗、低噪声的模拟电路设计技术正成为研究的热点。从节约能源角度考虑,低的功率消耗不仅是电池

 1、概述

近年来,以电池作为电源的电子产品得到广泛使用,设计师迫切要求采用低电压的模拟电路来降低功耗。低电压、低功耗、低噪声的模拟电路设计技术正成为研究的热点。从节约能源角度考虑,低的功率消耗不仅是电池驱动的便携设备的需求,即便对使用市电的大型系统也是迫切需要,它不但可以延长设备的使用时间,也可以延缓设备的老化。运算放大器作为集成电路中最基本的单元,其重要性是众所周知的。在低压运算放大器中,由于电源电压的降低,信号的动态范围减小,同时,噪声信号幅度相对增大,放大器的信噪比降低。为了解决这些设计问题,帝奥微电子公司专门开发了几款低功耗低噪声运放来满足这个市场需求。


2. 背景

随着医疗电子设备产业的快速发展,用于个人保健的移动手持式医疗电子设备也同样在快速发展。不管是手持式除颤仪还是动态血糖监视仪,设计这类产品都不是一件容易的事。选择适当的元件满足设计规范要求、尽可能降低成本、确保设计方案的功率、特别关注产品的实际大小等等,都是在产品设计过程中必须考虑的问题。同样随着国人安防安全意识的提高,烟雾探测设备进入千家万户,对低功耗(电池寿命长)灵敏度和可靠性高的消防产品设计提出了更高的要求。

 

血压监视仪的结构框图

不论是温度、脉搏、血糖读取或其它生物传感器,实施适当的信号放大调理链路都是最重要的问题。在模拟前端电路中,运算放大器是最关键的单元,在这种电路中,一般选择低噪声,高精度,低功耗,低偏置电流的运算放大器。信号链的第一阶一般使用高共模抑制比,低偏置电流(特别对红外管传感器),低噪声的运放;第二级会选用低功耗,高精度,低噪声的运算放大器。信号链下一阶是良好的delta-sigma或逐次逼近模数转换器(ADC)。单周期滤波器设置及随需转换等特性简化了ADC的设计要求,也提高了转换速度,并提供了较大的源阻抗。利用适当的布局及元件选择,可将一个干净、精确而有意义的信号输入到系统微处理器/DSP中。


烟感结构框图

烟雾传感器构成的报警器,能及时报告火警。在烟雾传感器中,安装着一种对烟雾气特别敏感的半导体材料,如氧化锡、氧化锌等,因而亦称它们为气敏材料。在有烟雾气的环境中,当烟雾气的浓度达到一定量值时,气敏材料内部的电阻值就会迅速下降。一旦烟雾气消失,它们的电阻值又会恢复正常。另外一种烟雾检测的方法是,利用红外光线被烟雾遮挡而造成红外接收测电流变化而报警的原理。光电方式又分前向散射与后向散射探测方式,传感器安装在光学迷宫里,没有烟雾时传感器接收不到或只接收到很微弱的光信号,经过放大器放大,逻辑判断电路不做报警处理,有烟雾进入迷宫时,光线照射到烟雾粒子上产生散射,传感器接收到比较强的光信号,经放大后,逻辑报警电路发出警报信号。在这些应用中,运算放大器是其中的关键器件,要求超低功耗,低偏置电流,低噪声。


3. 帝奥微电子DIO2051/2052的应用


帝奥微电子为了满足这些市场的需要,特开发了一款DIO2051/2052芯片来满足客户的需求。DIO2052/DIO2051 有宽的共模输入范围和宽的输出电压摆幅,电源工作电压从2.1V到5.5V,温度工作范围从-40℃到125℃。

DIO2052/DIO2051的bandwidth是500kHz,每个通道的静态功耗是16uA。采用CMOS的输入,可以得到非常低的输入偏置电流(0.5pA)。电源电压为5V,电阻负载是5K欧姆的条件下,输出范围可以达到0.1~4.9V,如表1所示。高的CMRR和PSRR,如表2所示。低的静态功耗,如表3所示。同时,DIO2052/DIO2051具有低的offset(小于1mV),低的输入噪声,在大于>10kHz,20nV/sqrt(Hz),如表4所示。

表 1 在不同的电阻负载条件下,输入输出曲线

表 2 PSRR和CMRR

表 3 静态功耗随电源电压变化曲线


表 4 等效的输入噪声

帝奥微电子DIO2052在血氧仪中的应用

帝奥微电子的DIO2052在血氧仪应用中,扮演了非常关键的角色。第一级用3个运放搭建成全差分模式作为信号的输入级,提供了很高的共模抑制比,较宽的信号动态范围,最重要的是省掉了昂贵的仪表运放。第二级用两个运放作为信号放大和有源滤波器设计,具有良好的信噪比和低失调。在血氧仪的应用中,使客户取得了非常高的性价比,提高了产品的竞争力和加快了上市时间。

光电式烟感DIO2052应用实例

在这个光电式烟雾感应器的设计中,设计师采用的DIO2052非常符合设计的要求。DIO2052具有极低的偏置电流(<1pA),这样可以保证远小于红外管的暗电流,提高了感应器的可靠性;DIO2052具有极低的功耗(<18uA),使得简易电池供电烟雾感应器可以长时间工作,即便是组网的烟感,也可以让更多的终端连接到消防控制中心上;DIO2052良好的共模抑制比,低噪声等特点,保证了电路良好的性能和产品的可靠性,符合消防产品的设计理念。

4. 小结

随着人们对自己的健康状况越来越关注,对生存环境安全性越来越关注,便携式医疗产品,消防报警产品必然得到高速的发展。低噪声,高精度,低功耗的运算放大器将广为终端设计所采纳。

本站声明: 本文章由作者或相关机构授权发布,目的在于传递更多信息,并不代表本站赞同其观点,本站亦不保证或承诺内容真实性等。需要转载请联系该专栏作者,如若文章内容侵犯您的权益,请及时联系本站删除。
换一批
延伸阅读

  便携式手持医疗设备无论在医疗机构还是在病人家中,均能改善病患护理情况。对电子电路保护器件的正确使用是医疗设备设计中一个重要部分,以确保可靠性和安全性。   电路保护是一项重要的设计元

关键字: 便携式医疗 医疗设备 电路保护 血压计 血糖仪

  摘要: 2013 年6月5日,北京讯,德州仪器 (TI)宣布面向室内企业 PoE+ 及户外微微基站开发人员推出 BOM 优化的业界最低功耗小型蜂窝解决方案。   TI 基于 KeyS

关键字: 便携式医疗 医疗ic 医疗保健 家庭保健 家用医疗

美国皮斯卡塔韦2013年8月14日电 /美通社/ -- 今日,致力于技术发展和造福人类的世界最大专业技术协会IEEE宣布,IEEE P1901.2™《智能电网应用的低频(小于500

关键字: mems 便携式医疗 医疗设备 远程医疗

  移动医疗发展将日益蓬勃。为开拓新的蓝海商机,传统医电器材和资通讯(ICT)产品制造商无不积极朝向移动医疗市场布局,如投入穿戴式医疗装置及便携式超声波设备开发,不仅让移动医疗生态系统更形完备,

关键字: 便携式医疗 无线医疗 电子病历 移动医疗

  我们每一个人都离不开氧气,不光是为了呼吸,同时,氧气也是我们创伤愈合的“助手”。氧气在愈合过程中起到关键性作用,不管你的伤是烧伤、刀伤还是手术移植创伤。到目前为止,我

关键字: 便携式医疗 智能医疗

2019年3月21日,华为终端有限公司变更了公司经营范围,新增医疗器械(第二类医疗器械)业务。此举引起了业界的广泛关注,纷纷猜测它将进军医疗器械行业。但是华为布局的是便携式医疗,而且剑指苹果,背

关键字: 便携式医疗 华为

(文章来源:OFweek) 便携式医疗电子在近几年出现可观的成长,获业界广泛的采纳,市场许多新设立的企业持续推出新的衍生产品。目前需要的是更好的可量产设计,提供较低的复杂度与可接受的效能

关键字: 芯片 医疗电子设备 便携式医疗 HZ

近几年,医疗电子尤其是便携式医疗发展迅速,针对医疗电子领域大家比较关心的问题,记者采访了 Linear 的市场经理 Alison Steer,以下是采访内容:请问医疗电子市场出来哪些新动向? 2016年的市场走势如何?家...

关键字: 便携式医疗 医疗电子

引言电子技术的快速发展与个人健康意识的逐步提高,使得人类对便携式医疗电子仪器的需求日益增长,生物测量与医疗仪器正成为21世纪全球经济的支柱型产业之一。反之,随着各

关键字: 医疗设备 MCU选型 便携式医疗 电子仪器

便携式医疗监护仪已成为人们日常生活中不可缺少的一部分。便携式设备是由硬件与软件紧凑组合的一个单元模块,是一种体积小、智能化程度高、功能全、使用灵活、操作方便的便携机,适合家庭使用、外出携带等用途。为了

关键字: niosⅡ 便携式医疗
关闭
关闭