耗电低于50μA电流的生命特征监测器

　　图l所示的电路是一种监视病人生命特征，如脉搏、呼吸和体温等的远距数据采集电路，它只消耗很小的功率，使用廉价的传感器和电路·其数据采集部分使用了廉价的CD翎00系列的CMOS集成电路，而且只从3V的电池消耗不到叨林A的电流·本电路采用了和脉宽调制/频率调制(p叭N/FM)电路联用的”又重复采样的乏一△模数转换器，从而在一个射频载波上构成三个数据通道。

　　在图中·脉搏传感器带有一对导电塑料电极，它可以监测病人胸部两侧的两个心电图(EKG)测量点。这两个电极类似于在运动员活动监测器上常用的那种电极。呼吸传感器为AmpDTI一o28k(厂家:Harrisburg，P玛，由一个薄膜压电元件组成，此压电元件装在一个和胸带固定在一起的柔性梁上，所用胸带则类似于运动监测器用的那种·胸带把此梁用作它的一个悬挂环，电子组件则固定在其另一端，而整个测量部件则捆在病人的胸部上。温度传感器包括了一个50k9的热敏电阻器和装在测心电图的电极上的线性电阻器，这样就使温度传感器可与病人的身体保持良好的热交换接触。利用作为模拟器件的CD斗096的独特性能，本电路可以实现两个二阶乏一△模数转换器，它能以ZkHz的额定时钟频率采集心电脉冲和呼吸的交流成分。本电路使用热敏电阻器作为温度一频率转换器的调谐元件来产生时钟频率。温度是一个频率非常低的(主要是直流)数据通道分量，心电脉冲和呼吸则为高频交流信号。因而，我们可以把这三个通道组合成一个串行数据通道，以便在射频链路上进行数据传输。这一模拟电路还包括了一个引线脱开的检测器，如果心电弓!线脱离接触，它便会报警·IClc和ICIF构成施密特触发器，一旦皮肤失去导电作用，它将阻止射频载波的输出。 IC。和堆沪成了一个直通式钟频振荡器。这种振荡器虽然易子设计，但在操作中它却带来一些值得思考的校准问题。热敏电阻器R;和调谐电容器9决定了此振荡器的频率。如果在华氏9称6“时热敏电阻器的阻值为 llk。谓眩对于ZkH:的时钟倾率，Cl则应是0.0叩;F。如图所示诗巴这些元件接至IC_和I公_，便可实现对这些低电平输入信号良好绝缘的印制电路板进行布局。我们可以再用一个电阻器(视所选热敏电阻的特性而定户来设定最佳的时钟频率范围·在把本电路用在病人身上时。我们把“当前温度读数”设定馗接由病人身上得到的一已知温度，操作人员通常在此时便可进行一次电路的校准循沈介呀态通道包括了三个串联的cD4096倒相器、其中两个作为其偏置设置在线性区的模拟积分放大器使用。

　　在这个电路配置中，每一个CD扔的部分产生大约30分贝的增益和超过2kHz的带宽·第二个倒相器和触发器的输入端可用作模数转换器常用的比较器· 本电路的第一级是较为简单的积分电路，它具有大约卜10拼、的不定的时间常数也其第二级在大约skHZ的频率下，具有平坦度可达一沁分贝的极点/零点口向应特性。从采样寄存器(触发器)来的反馈信号具有一个稳定的宽带内回路和主外回路。反馈回路中的10OM昆的电阻器司一以很容易地以表面贴装件方式从几处元件零售商那儿购得。如果装配得当，这些电阻器也相当可靠。图中所示的各元、器件仅示出本设计的前端输入部分;噪声滤波器和其后的译码器/应用电路则位于接收机中。在信号传送之前，本电路采用脉冲编码调制(PCM)方式把三个通道数据组合为一全调制信号。此脉冲编码调制方式类似于改进型的调频 (MI水I)方式，对于这种调频方式，温度控制的钟频振荡器将确定脉冲速率的钟频。换句话说发射机采用了一套复杂的调制码，它包括了叠加在幅移键控(ASK)载波卜的脉冲编码调制/调频成分。温度敏感振荡器的频率在可预见的整个体温 的变化范围内变化大约20%。而且，这一可变的速率足够发射数字脉冲编码调制数据。一个CD斗008全加法器，用来给来自每一个转换器的触发器的以改进型调频方式出现的数字数据编码。