帶自校準(zhǔn)功能的低功耗運(yùn)算放大器

價(jià)格合理的先進(jìn)個(gè)人醫(yī)療設(shè)備的大量涌現(xiàn)，正在改變著整個(gè)保健行業(yè)，消費(fèi)者可以在家中或旅途中監(jiān)測(cè)自身的生命體征和其他關(guān)鍵指標(biāo)，而無(wú)需勞命傷財(cái)?shù)赜H自到醫(yī)院看病。根據(jù)Gartner公司的調(diào)查，便攜式消費(fèi)類醫(yī)療設(shè)備，如血糖檢測(cè)儀、血壓計(jì)、胰島素泵和心率檢測(cè)器等是醫(yī)療設(shè)備市場(chǎng)中增長(zhǎng)最快的部分。Databeans公司最近所做的一項(xiàng)醫(yī)療半導(dǎo)體報(bào)告也指出，未來(lái)五年家用醫(yī)療設(shè)備市場(chǎng)將有9%的增長(zhǎng)(復(fù)合年增長(zhǎng)率，CAGR)。

個(gè)人醫(yī)療設(shè)備市場(chǎng)的迅速增長(zhǎng)源于多種因素：老年人需要經(jīng)常性地進(jìn)行健康體檢、傳統(tǒng)醫(yī)療服務(wù)費(fèi)用高昂、消費(fèi)者逐漸意識(shí)到保健設(shè)備的益處、個(gè)人醫(yī)療設(shè)備可以方便地在網(wǎng)上或零售店里買(mǎi)到、半導(dǎo)體技術(shù)的不斷進(jìn)步，使得這些消費(fèi)類保健設(shè)備日益成熟、簡(jiǎn)單易用，且價(jià)格合理。
消費(fèi)類產(chǎn)品一般易受價(jià)格因素影響，而且消費(fèi)類便攜式醫(yī)療設(shè)備要想在市場(chǎng)上取得成功，還需要滿足更嚴(yán)格的要求。最重要的是，這些產(chǎn)品必須非?？煽亢途_，以防出現(xiàn)健康問(wèn)題。這些要求受到政府機(jī)構(gòu)的監(jiān)管，如美國(guó)食品藥品管理局(FDA)。

為了在競(jìng)爭(zhēng)日益激烈的家用醫(yī)療市場(chǎng)中獲得成功，便攜式醫(yī)療設(shè)備應(yīng)具有以下特點(diǎn)：

簡(jiǎn)單易用；高可靠性和安全性(受政府監(jiān)管)；簡(jiǎn)單、安全的連接；低功耗工作(即電池續(xù)航時(shí)間長(zhǎng))；支持更寬的電壓范圍(特別是較低電壓)；測(cè)量精度高；外形尺寸?。粌r(jià)格合理。
為了實(shí)現(xiàn)這些產(chǎn)品特性，并以實(shí)惠的價(jià)格提供給消費(fèi)者，醫(yī)療設(shè)備開(kāi)發(fā)人員必須降低系統(tǒng)成本，限制設(shè)計(jì)中使用分立元器件的數(shù)量。半導(dǎo)體供應(yīng)商也肩負(fù)著開(kāi)發(fā)高集成度嵌入式控制解決方案的職責(zé)，在嚴(yán)格的功耗和成本控制條件下，解決方案應(yīng)具有較高的性能和可靠性。便攜式設(shè)備設(shè)計(jì)的核心是能以最低的電源電流提供卓越處理性能的高集成度混合信號(hào)微控制器(MCU)。
簡(jiǎn)單易用是所有便攜式醫(yī)療設(shè)備的基本要求，因?yàn)樗梢詼p少由于錯(cuò)誤操作而引起的測(cè)量錯(cuò)誤。這種設(shè)備應(yīng)當(dāng)需要最少的交互操作，簡(jiǎn)單的用戶輸入(如，較少按鍵和較簡(jiǎn)單的軟件菜單)以及尺寸較大且易于觀察的顯示屏(例如，具有背光的較大尺寸液晶顯示屏)。為了支持這些特性，MCU必須提供現(xiàn)場(chǎng)可編程的非易失性存儲(chǔ)器(通常是系統(tǒng)內(nèi)可編程閃存)，以及靈活的能充分利用有限引腳數(shù)的I/O配置。
當(dāng)前，許多便攜式醫(yī)療設(shè)備只能顯示健康檢測(cè)結(jié)果，將解釋和記錄留給終端用戶和他們的醫(yī)生，而新型設(shè)備還具有連接簡(jiǎn)便、自動(dòng)記錄和傳輸檢測(cè)結(jié)果的特性。通常情況下，這些更先進(jìn)的便攜式醫(yī)療設(shè)備被連接到裝有可跟蹤結(jié)果的軟件的個(gè)人電腦或移動(dòng)醫(yī)療設(shè)備，或者通過(guò)無(wú)線方式安全地傳輸信息給醫(yī)務(wù)人員、護(hù)理人員或基于Web的應(yīng)用，這種做法被稱為遠(yuǎn)程醫(yī)療。
如圖1所示，醫(yī)療設(shè)備市場(chǎng)采用了優(yōu)化的USB設(shè)備標(biāo)準(zhǔn)，即個(gè)人醫(yī)療保健設(shè)備類(PHDC)標(biāo)準(zhǔn)，無(wú)處不在的USB接口使得數(shù)據(jù)和信息傳輸標(biāo)準(zhǔn)化，從而無(wú)需關(guān)心設(shè)備來(lái)自哪家制造商。將來(lái)，簡(jiǎn)單而可靠的無(wú)線連接將使得數(shù)據(jù)傳輸更加簡(jiǎn)便。因此，MCU需要提供多種集成連接接口的方法，比如集成精密振蕩器的USB控制器。

RF發(fā)射器和收發(fā)器與MCU協(xié)同工作可以為遠(yuǎn)程醫(yī)療應(yīng)用提供無(wú)線連接。此外，無(wú)線MCU(在同一封裝內(nèi)整合低功耗MCU內(nèi)核與高性能RF收發(fā)器的高集成度設(shè)備)也得以廣泛使用。例如，Silicon Labs的Si10xx無(wú)線MCU系列產(chǎn)品，滿足了電池供電便攜式醫(yī)療設(shè)備對(duì)超低功耗工作的要求，同時(shí)，集成的Sub-GHz頻段的收發(fā)器可提供更寬的工作范圍和出色的RF靈敏度。

無(wú)論采用何種連接方法或系統(tǒng)構(gòu)架，通信協(xié)議棧都需要MCU有更多的代碼空間。因此，對(duì)小尺寸設(shè)備的存儲(chǔ)空間的需求將會(huì)逐漸增長(zhǎng)。