脈動(dòng)式血氧計(jì)概述

　　脈動(dòng)式血氧計(jì)通過(guò)感應(yīng)脫氧血紅蛋白和氧絡(luò)血紅蛋白的紅外光和紅光吸收屬性測(cè)量血氧。它由放在病人耳垂、腳趾或手指的傳感器組成，該傳感器與數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)連接，計(jì)算和顯示氧水平、心率和血流量。

　　光源(一般是發(fā)光二極管)將可見(jiàn)紅(600nm 至 750nm)光和紅外(850nm 至 1000nm)光照在耳垂、腳趾或手指。脫氧血紅蛋白允許更多紅外光穿過(guò)并吸收更多紅光;高氧絡(luò)血紅蛋白則允許更多紅光穿過(guò)并吸收更多紅外光。血氧計(jì)感應(yīng)并計(jì)算波長(zhǎng)與血紅蛋白的氧飽和度(或不飽和)成比例的光量。

　　由于吸收測(cè)量中光的使用，設(shè)計(jì)人員需要一個(gè)真正的“光壓”轉(zhuǎn)換器，將電流用作輸入信號(hào)。適用于脈動(dòng)式血氧計(jì)應(yīng)用的光電二極管放大器種類是典型的反饋電阻互阻抗放大器和反饋電容交換式集成器。在任一種放大器配置中，結(jié)果輸出電壓均由模數(shù)轉(zhuǎn)換器讀取，并串行化為 MSP430 MCU 或 TMS320™ DSP 處理和收集。

　　信號(hào)采集挑戰(zhàn)

　　如上所示的反饋電阻放大器是最常見(jiàn)的電路生物電互阻抗電路。在反向配置中使用放大器，發(fā)光二極管的光照產(chǎn)生達(dá)到放大器相加點(diǎn)的小電流，并穿過(guò)反饋電阻。假設(shè)反饋電阻的值很大，此電路對(duì)光強(qiáng)度的改變極其敏感。在此示例配置中，只有 0.001µW 的輸入光信號(hào)將產(chǎn)生滿擺幅輸出。

　　根據(jù)設(shè)計(jì)要求，這對(duì)獲得到達(dá)或低于地面的輸出擺幅很有用。下一列中顯示的自動(dòng)置零跨阻放大器配置將允許擺幅到達(dá)地面(圖 A)和非常接近地面(圖 B)。連接到 +5V 的下拉電阻將允許輸出擺幅稍微低于地面，以將錯(cuò)誤降至最低。

　　答案 雙電源

　　B.單電源

　　TI 的新 OPA380 主要是高速 OPA355 和自動(dòng)清零 OPA335 放大器的單片集成電路組合，可提供 85MHz 增益帶寬產(chǎn)品(超過(guò) 1MHz 互阻抗帶寬)和非常高的精密度(25µV 最大偏移和 0.1µV/°C 最大漂移)。

　　根據(jù)設(shè)計(jì)要求，交換式集成器是一流的解決方案。TI 的 IVC102 等交換式集成器沒(méi)有反饋電阻的熱噪聲，也沒(méi)有跨阻放大器中常發(fā)現(xiàn)的大型反饋電阻的穩(wěn)定性問(wèn)題。使用一個(gè)發(fā)光二極管和兩個(gè) IVC102 交換式集成器將消除暗流和環(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。此外，IVC102 還允許在整數(shù)倍 AC 線路頻率下同步采樣，從而提供極高的噪聲抑制。

　　互阻抗放大器要求

　　超過(guò)您關(guān)心的溫度范圍的低輸入偏置電流

　　相對(duì)于發(fā)光二極管電容的低輸入電容

　　高增益帶寬產(chǎn)品

　　低電壓噪聲

　　為獲得最大精密度，過(guò)溫下低失調(diào)漂移

　　對(duì)于單電源系統(tǒng)：

　　在光電(零偏置)模式下操作發(fā)光二極管時(shí)的軌至軌輸入(包括 0V)和輸出

　　僅在光導(dǎo)模式下(偏置)操作發(fā)光二極管時(shí)的軌至軌輸出

　　如果是電池供電的系統(tǒng)，斷電和/或低電源電流