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适用于穿戴式血氧脉搏仪的跨阻放大器

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简介:
本文介绍了一种专门用于穿戴式血氧脉搏仪中的跨阻放大器设计,优化了信号检测和处理性能,提高设备测量准确性和稳定性。 我们设计了一种新型的低功耗低噪声CMOS跨阻放大器(TIA),适用于穿戴式血氧脉搏仪。该设计在输入节点采用二极管连接的输入级,显著降低了输入电阻;而在输出节点则采用了有源电感峰化技术来扩展频率带宽,并同时保持了TIA的低功耗特性。为了验证所提出的TIA性能,在Cadence Spectre中使用了TSMC 0.18 μm工艺参数完成了仿真分析。仿真的结果显示,跨阻抗增益为49.28 dBΩ,-3dB频率带宽达到3GHz,输入参考噪声为16.8pA √Hz,在电源电压为1.8V时功耗仅为3.37 mW。这些性能参数证明了新设计的TIA能够满足血氧脉搏仪对低功耗和低噪声的需求。

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    本文介绍了一种专门用于穿戴式血氧脉搏仪中的跨阻放大器设计,优化了信号检测和处理性能,提高设备测量准确性和稳定性。 我们设计了一种新型的低功耗低噪声CMOS跨阻放大器(TIA),适用于穿戴式血氧脉搏仪。该设计在输入节点采用二极管连接的输入级,显著降低了输入电阻;而在输出节点则采用了有源电感峰化技术来扩展频率带宽,并同时保持了TIA的低功耗特性。为了验证所提出的TIA性能,在Cadence Spectre中使用了TSMC 0.18 μm工艺参数完成了仿真分析。仿真的结果显示,跨阻抗增益为49.28 dBΩ,-3dB频率带宽达到3GHz,输入参考噪声为16.8pA √Hz,在电源电压为1.8V时功耗仅为3.37 mW。这些性能参数证明了新设计的TIA能够满足血氧脉搏仪对低功耗和低噪声的需求。
  • 资料(keil5).rar
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    本文件包含使用Keil5开发环境编写的脉搏血氧仪相关程序和资料,适用于嵌入式系统开发者和技术爱好者学习研究。 复数的模可以通过以下公式计算:模值 * N / 2 对应于该频率下信号的幅度,而模值 / N 则对应直流信号的幅度。 ```cpp s1[i].real = sqrtf(s1[i].real*s1[i].real + s1[i].imag*s1[i].imag); s2[i].real = sqrtf(s2[i].real*s2[i].real + s2[i].imag*s2[i].imag); ``` 计算最大幅度值对应的索引: ```cpp s1_max_index = find_max_num_index(s1, 60); // 最大幅度值为第几个 s2_max_index = find_max_num_index(s2, 60); ``` 如果 `s1` 和 `s2` 的最大幅度值对应相同的索引,则可以计算心率: ```cpp if (s1_max_index == s2_max_index) { Heart_Rate = 60 * 100 * ((s1_max_index + s2_max_index) / 2) / FFT_N; } ``` 注意,这里的 `Heart_Rate` 变量用于存储计算得到的心率值。
  • STM32和Max30100设计.zip
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    本项目为一款基于STM32微控制器与Max30100传感器开发的便携式脉搏血氧仪,旨在监测用户的血氧饱和度及心率数据。 本设计采用STM32F103作为微处理器,通过I2C接口获取MAX30100采集的原始数据,并利用USART通信将这些数据发送到串口;PC端使用Python的pyserial模块实时接收串口数据后,借助Matplotlib库动态显示脉搏波形。通过对原始信号进行快速傅里叶变换(FFT),可以得到脉搏波的频率、直流分量和交流分量,并通过相应的计算公式得出心率和血氧饱和度值,在3.2寸电阻触摸屏上实时展示这些数据;此外,设计中还利用ESP8266 WiFi模块使STM32与手机进行通信,将测量结果同步到手机应用程序。
  • MSP430单芯片设计.pdf
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    本论文介绍了采用MSP430微控制器设计的一款便携式单芯片脉搏血氧仪。系统集成了信号采集、处理和显示功能,旨在提供准确可靠的血氧饱和度监测。 这篇应用报告探讨了使用MSP430FG437微处理器(MCU)设计非侵入性光体积描记法系统,该技术也称为脉搏血氧仪。这种设备由一个外围探头与MCU结合,并在LCD显示屏上显示血液中的氧气饱和度和心率。在这个应用中,相同的传感器被用于监测心率和脉搏血氧水平。 探头可以放置在身体的边缘部位如指尖、耳垂或鼻梁等位置。该探头包含两个发光二极管(LED),一个发射可见红光波段(660纳米)的光线,另一个则发射红外线(940纳米)。通过测量这两种不同频率的光线穿透人体后的强度,并计算其比率来确定血液中的含氧量。
  • GD32和MAX30102简单_Little-Emma.zip
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    本项目为一款基于GD32微控制器与MAX30102传感器开发的简易脉搏血氧仪,适用于健康监测和个人健康管理。 设计合理:遵循模块化原则,便于后续扩展。 代码一致:保持统一的注释风格,方便理解。 资源充足:包含示例代码、详尽文档及演示材料。 欢迎下载学习交流!
  • STM32微控制测量设计.pdf
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    本文档详细介绍了以STM32微控制器为核心构建的脉搏血氧测量仪器的设计过程,包括硬件选型、电路设计以及软件实现等多个方面。 本段落介绍了一种无创便携式脉搏血氧饱和度测量仪的软硬件设计。该设备采用STM32单片机作为主控芯片,并使用MAX30100传感器,通过反射法来测量血氧饱和度。经过对比试验验证,证明其具有较高的准确性。
  • 蓝牙技术设计.pdf
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    本文档探讨了利用蓝牙技术设计便携式脉搏血氧仪的方法和实现过程,详细介绍了系统硬件架构、软件开发及实际应用效果。 本段落介绍了应用蓝牙无线技术设计的便携式脉搏血氧仪的设计方案。该设备采用最新型、低功耗的STM32芯片及数字光频器件构建高效稳定的脉搏血氧饱和度测量电路,并通过建立蓝牙通信网络来解决患者行动上的不便,从而为家庭监护和远程医疗提供了便利条件。
  • 光电设计与实现(2014)
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    本论文详细探讨了光电脉搏血氧仪的设计原理及实现方法,包括硬件电路设计、软件算法优化等内容,并通过实验验证其有效性和稳定性。 血氧饱和度是衡量供氧状态的重要指标之一,在疾病预防与治疗过程中具有重要意义。然而,现有的脉搏血氧仪存在功耗大、稳定性差以及成本与精度难以兼顾的问题。为此,本段落提出了一种性价比高、低功耗且支持无线传输的光电脉搏血氧仪设计方案。 该设计采用指夹式光电血氧探头采集信号,并以STM32芯片作为核心控制器对数据进行分析和处理并显示结果。这样可以实现便携、实时以及连续监测血氧饱和度的功能。最终,通过使用Fluke公司生产的Index2型血氧模拟仪进行了多次测试验证,在60%至80%的血氧饱和度范围内精度达到了±2%。
  • 便携单片饱和度测量研发
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    本项目致力于研发一款轻巧便捷、高精度的单片脉搏血氧饱和度测量仪。该设备能够准确监测人体血氧水平与心率,特别适用于家庭医疗和个人健康管理领域。 从提供的文件内容中可以提炼出以下知识点: 1. 血氧饱和度测量原理:血氧饱和度(SpO2)是反映血液中氧气含量的主要参数,通常采用红外光谱法进行无创检测。这种方法能够连续或间断地监测血氧饱和度,并评估人体携带氧气的能力。 2. 血氧饱和度的重要性:该指标对于呼吸系统和循环系统的健康状况评价至关重要,同时也是判断是否存在缺氧环境的重要依据之一。它广泛应用于手术麻醉、重症监护以及慢性呼吸与心血管疾病患者的监控中。 3. 脉搏血氧仪的发展历程及市场现状:国际上自20世纪50年代开始研究无创血氧饱和度检测技术,并在80年代推出了临床应用的产品,如Nellcor N-100脉搏血氧仪。目前市场上有许多成熟的品牌和型号。 4. 开发便携式单片无线测量设备的目的:目的是为了提供一种便于携带、低能耗的血氧饱和度监测装置。它采用红外光谱法原理,并具备无线通信功能,方便用户佩戴使用。 5. MSP430平台的应用:文中提到MSP430是一种用于该脉搏血氧仪开发的重要微控制器平台。其特点包括超低功耗和多功能集成等特性,非常适合便携式医疗设备的制作。 6. 新型腕部探头的设计应用:文章中介绍了一种新型的腕戴式传感器设计,旨在使测量过程更加方便快捷,并适合用户日常佩戴使用需求。 7. 硬件与软件架构特点:该脉搏血氧仪采用MSP430平台内置功能模块进行硬件设计,从而减少了外部组件的数量和能耗。同时在软件开发方面实现了信号调制、处理及无线通信等功能的集成化设计。 8. 项目团队介绍:文中提到了研发人员包括张亚(硕士学历)、赵兴群以及万遂人教授等成员的信息简介及其研究方向与背景资料。 9. 实验测试结果分析:经实验验证,该设备在静息状态下的测量误差控制在1%以内,表明其具有较高的准确性和可靠性。 综上所述,这些知识点涵盖了便携式无线脉搏血氧饱和度监测仪的设计理念、技术选型、功能实现和性能评估等方面的内容。对于从事生物医学工程及相关领域的科研人员来说提供了丰富的参考信息和技术指导价值。
  • AFE4490反射监测系统
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    本系统采用AFE4490芯片设计,实现非侵入式的反射式脉搏血氧饱和度监测。集成光电传感器与信号处理模块,提供精准、稳定的生理参数测量,适用于医疗监护和个人健康管理。 由于透射式血氧仪的检测范围有限,本设计采用了反射式测量原理来构建光电容积脉搏波探头检测模块,并结合MSP430超低功耗单片机与AFE4490血氧模拟前端芯片实现对光电容积脉搏波信号的采集。通过MSP430控制AFE4490,实现了双波长发光管交替发光、数据采集及放大滤波,并运用数字信号处理技术进行去噪处理。实验结果显示,所设计的反射式血氧检测系统能够有效监测指尖脉搏,所得脉率和血氧参数误差均在3%以内。