《電子技術應用》
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低壓運算放大器在醫(yī)療電子中的應用設計

2020-05-16
來源:21ic

    近年來,以電池作為電源的電子產(chǎn)品得到廣泛使用,設計師迫切要求采用低電壓的模擬電路來降低功耗。低功耗的模擬電路設計技術正成為研究的熱點。從節(jié)約能源角度考慮,低的功率消耗不僅是電池驅(qū)動的便攜設備的需求,即便對使用市電的大型系統(tǒng)也是迫切需要,它不但可以延長設備的使用時間,也可以延緩設備的老化。運算放大器作為集成電路中最基本的單元,其重要性是眾所周知的。在低壓運算放大器中,由于電源電壓的降低,信號的動態(tài)范圍減小,噪聲信號幅度相對增大,放大器的信噪比降低。為了解決這些設計問題,帝奧微電子公司專門開發(fā)了幾款低功耗低噪聲運放來滿足這個市場需求。

    隨著醫(yī)療電子設備產(chǎn)業(yè)的快速發(fā)展,用于個人保健的移動手持式醫(yī)療電子設備也同樣在快速發(fā)展。不管是手持式除顫儀還是動態(tài)血糖監(jiān)視儀,設計這類產(chǎn)品都不是一件容易的事。選擇適當?shù)脑M足設計規(guī)范要求、盡可能降低成本、確保設計方案的功率、特別關注產(chǎn)品的實際大小等等,都是在產(chǎn)品設計過程中必須考慮的問題。同樣隨著國人安防安全意識的提高,煙霧探測設備進入千家萬戶,對低功耗(電池壽命長)靈敏度和可靠性高的消防產(chǎn)品設計提出了更高的要求。

    不論是溫度、脈搏、血糖讀取或其它生物傳感器,實施適當?shù)男盘柗糯笳{(diào)理鏈路都是最重要的問題。在模擬前端電路中,運算放大器是最關鍵的單元,在這種電路中,一般選擇低噪聲,高精度,低功耗,低偏置電流的運算放大器。信號鏈的第一階一般使用高共模抑制比,低偏置電流(特別對紅外管傳感器),低噪聲的運放;第二級會選用低功耗,高精度,低噪聲的運算放大器。信號鏈下一階是良好的delta-sigma或逐次逼近模數(shù)轉(zhuǎn)換器(ADC)。單周期濾波器設置及隨需轉(zhuǎn)換等特性簡化了ADC的設計要求,也提高了轉(zhuǎn)換速度,并提供了較大的源阻抗。利用適當?shù)牟季旨霸x擇,可將一個干凈、精確而有意義的信號輸入到系統(tǒng)微處理器/DSP中。

    煙霧傳感器構成的報警器,能及時報告火警。在煙霧傳感器中,安裝著一種對煙霧氣特別敏感的半導體材料,如氧化錫、氧化鋅等,因而亦稱它們?yōu)闅饷舨牧?。在有煙霧氣的環(huán)境中,當煙霧氣的濃度達到一定量值時,氣敏材料內(nèi)部的電阻值就會迅速下降。一旦煙霧氣消失,它們的電阻值又會恢復正常。另外一種煙霧檢測的方法是,利用紅外光線被煙霧遮擋而造成紅外接收測電流變化而報警的原理。

    

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    光電方式又分前向散射與后向散射探測方式,傳感器安裝在光學迷宮里,沒有煙霧時傳感器接收不到或只接收到很微弱的光信號,經(jīng)過放大器放大,邏輯判斷電路不做報警處理,有煙霧進入迷宮時,光線照射到煙霧粒子上產(chǎn)生散射,傳感器接收到比較強的光信號,經(jīng)放大后,邏輯報警電路發(fā)出警報信號。在這些應用中,運算放大器是其中的關鍵器件,要求超低功耗,低偏置電流,低噪聲。

    

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