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润石科技丨指夹血氧仪的应用方案

2021-03-10 17:28:50阅读量:1557

家庭使用的便携式指夹血氧仪灵活度高,能够在无创伤的基础上快速测量人体的血氧饱和百分比 (SpO2) ,还有脉搏频率,受到了市场的广泛好评,持续畅销。


  


基于血液中的血红蛋白对红光和红外线有不同的吸收能力,含氧血红蛋白(HbO2)与还原血红蛋白(Hb)相比,Hb吸收的红光较多,红外线较少。HbO2则相反,吸收的红光较少,红外线较多。红光和红外线LED灯在结构上紧挨着,这样方便在手指的单一位置透光。光线从手指的一面穿透到另一面,被光敏二极管接收后,产生对应比例的电压。


润石科技作为一家拥有高性能模拟信号链设计能力的公司,旗下产品线跟指夹血氧仪等消费类医疗产品具有非常高的匹配度,包括运算放大器、比较器、模拟开关、LDO等产品。
典型 的便 携式指夹血氧仪原理框图如下:


  


上图中,模拟开关RS2105用于切换红光LED和红外线LED灯,它们分时复用并且 调制有一定的频率,运放RS321配合MCU内部的DAC产生恒流输出的信号,因为LED灯恒流工作可以获得比较稳定的波长,发射电流常常达到数十mA ,所以要求模拟开关的导通电阻最 好小于1Ω,RS2105 的导通电阻为0.6Ω,满足应用要求 。

在光敏接收管侧,运放RS622用于实现光电转换 ,这就要求运放的输入偏置电流 Ib 是 pA级别的, 另外运放的带宽需要5MHz以上以满足快速反应,低噪声系列的运放能够更好的提高系统的分辨率。在电源拓扑上,一种是用两节干电池 (3V) 然后升压到 5V 再降压给 系统各电路使用,另外一种带有锂电池,可以循环充电使用,低功耗 LDO RS3236 均适合这两种拓扑系统。


  


低噪声运放 RS622 的主要参数如下:
· 宽工作电压范围:2.5V~5.5V;
· 低失调电压:典型值 0.7mV,最大值 3mV ;
· 低温度漂移:典型值 2uV/°C;
· 低输入偏置电流:1pA;
· 单位增益带宽:7MHz;
· 静态电流:600uA 每通 道;
· 噪声系数 :11nV/√Hz 。

模拟开关 RS2105 的主 要参数如下:
· 宽输入电压范围:1.8V~5.5V;
· 导通电阻 值:0.6Ω ,最 大 1Ω ;
· 输出电流 持续:500mA ;
· -3dB带宽 : 30MHz;
· 静态电流 :小于 1uA;
· 有MSOP-10,TDFN-3*3-10L封装可选。

低功耗LDO RS3236 的主要参数如下:
· 宽输入电压范围:1.7V~7.5V,支持4节干电池输入;
· 内部最大输出限流点:>500mA;
· 超低静态电流:20uA;
· 超低压差:1mV/mA ;
· 超高PSRR:70dB@1KHz;
· 输出电压精度可选:1% 或者 2.5%;
· 多种固定输出电压可选,有SOT-23,SOT-89-3,SOT-23-5,UTDFN-1*1-4L封装可选。
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