ZHCU476B May   2019  – October 2020

 

  1.   说明
  2.   资源
  3.   特性
  4.   应用
  5.   5
  6. 1系统说明
    1. 1.1 使用 TIDA-01580 测量的参数简介
    2. 1.2 高级系统说明
    3. 1.3 典型应用
    4. 1.4 系统规格和设计特性
    5. 1.5 主要系统规格
  7. 2系统概述
    1. 2.1 方框图
    2. 2.2 主要产品
      1. 2.2.1 AFE4900
      2. 2.2.2 CC2640R2F
      3. 2.2.3 TPS61099
      4. 2.2.4 TPS63036
      5. 2.2.5 TPD1E10B06
    3. 2.3 系统设计理论与设计注意事项
      1. 2.3.1  AFE4900 和电源
      2. 2.3.2  CC2640R2F 微控制器
      3. 2.3.3  PPG 测量
      4. 2.3.4  ECG 测量
        1. 2.3.4.1 两电极配置
        2. 2.3.4.2 三电极配置
      5. 2.3.5  选择用于驱动 LED 的 TX 电源（TX_SUP）值
      6. 2.3.6  生成用于驱动 LED 的 TX 电源电压
        1. 2.3.6.1 对输出电压进行编程
        2. 2.3.6.2 最大输出电流
        3. 2.3.6.3 输入和输出电容器选型
        4. 2.3.6.4 开关频率
        5. 2.3.6.5 TPS61099 升压转换器的 WEBENCH® 仿真
      7. 2.3.7  为 AFE4900 生成 RX 电源电压
        1. 2.3.7.1 设置输出电压
        2. 2.3.7.2 电容器选型
        3. 2.3.7.3 输出电流限制
        4. 2.3.7.4 电感器选型
        5. 2.3.7.5 TPS63036 的 TINA-TI™ 仿真
      8. 2.3.8  生成 I/O 电源电压
      9. 2.3.9  电池输入和充电电容器
      10. 2.3.10 电池寿命计算
        1. 2.3.10.1 AFE4900 电流消耗
        2. 2.3.10.2 CC2640R2F 电流消耗
        3. 2.3.10.3 导通状态电流计算
        4. 2.3.10.4 关断状态电流计算（考虑电池电压 = 3V）
      11. 2.3.11 外部存储器
      12. 2.3.12 LED 指示
      13. 2.3.13 传感器板与 ECG 板之间的连接
  8. 3硬件、软件、测试要求和测试结果
    1. 3.1 需要的硬件和软件
      1. 3.1.1 硬件
        1. 3.1.1.1 将光学传感器和 ECG 板连接至主板
        2. 3.1.1.2 PPG 传感器板之间的差异
      2. 3.1.2 软件
        1. 3.1.2.1 TIDA-01580 板的软件加载（BLE 的发送端）
        2. 3.1.2.2 为检查测量数据执行 LabVIEW™ 文件（BLE 的接收端）
    2. 3.2 测试和结果
      1. 3.2.1 测试设置
      2. 3.2.2 测试结果
        1. 3.2.2.1 使用 PPG（绿色 LED）和 ECG 测量心率
        2. 3.2.2.2 使用红色和红外 LED 测量 SpO2
        3. 3.2.2.3 PTT 测量
        4. 3.2.2.4 导联脱落检测
          1. 3.2.2.4.1 交流导联脱落检测
          2. 3.2.2.4.2 直流导联脱落检测
        5. 3.2.2.5 低电池电量指示
        6. 3.2.2.6 直流/直流转换器的波形
        7. 3.2.2.7 电池寿命测试
  9. 4设计文件
    1. 4.1 原理图
    2. 4.2 物料清单
    3. 4.3 PCB 布局建议
      1. 4.3.1  主板布局
      2. 4.3.2  PD 与 AFE 之间的连接
      3. 4.3.3  LED 与 AFE 之间的连接
      4. 4.3.4  ECG PAD 与 AFE 之间的连接
      5. 4.3.5  BT 与 AFE 之间的连接
      6. 4.3.6  BT 天线与芯片之间的连接
      7. 4.3.7  升压转换器
      8. 4.3.8  降压/升压转换器
      9. 4.3.9  PPG 传感器板布局
      10. 4.3.10 ECG 传感器板布局
      11. 4.3.11 布局图
    4. 4.4 Altium 工程
    5. 4.5 光绘文件
    6. 4.6 装配图
  10. 5软件文件
  11. 6相关文档
    1. 6.1 商标
  12. 7关于作者
  13.   Revision History

2.3.3 PPG 测量

对于 PPG 测量，单个封装中使用了三个 LED 和两个 PD。表 2-2 列出了有关 OCS112（由 Taiwan Biophotonic Co. 提供）和 SFH7072（由 OSRAM® 提供）的详细信息。

表 2-2 光学传感器
传感器OCS112SFH7072
LED 数量34
PD 数量12
LED1 颜色红色绿色
LED1 波长655nm526nm
LED2 颜色红外绿色
LED2 波长945nm526nm
LED3 颜色绿色红色
LED3 波长525nm660nm
LED4 颜色–红外
LED3 波长–950nm
LED1 VF（典型值）2.11.3
LED1 VF（最大值）2.41.8
LED2 VF（典型值）1.42.1
LED2 VF（最大值）1.552.8
LED3 VF（典型值）3.23
LED3 VF（最大值）3.73.4
LED4 VF（典型值）–3
LED4 VF（最大值）–3.4

基于光学传感器中可用的 LED 和 PD，传感器板被设计为可安装在具有 5 引脚连接器的主板上。所有 LED 都配置为推挽模式（共阳极模式）。有关连接图，请参阅图 2-6和 图 2-7。

GUID-97CE0B90-0D0A-4CBC-8AD6-63B3252D2BF9-low.gif图 2-6 采用 SFH 7072 器件的传感器板原理图
GUID-EC11D477-1B7F-4269-ACD1-4EABC771D56D-low.gif图 2-7 采用 OCS112 器件的传感器板原理图

传感器板使用 J1 和 J2 连接器安装在主板上，如图 2-8 所示。

GUID-F9BCD362-5569-4BB5-B694-FCC5CC46F23E-low.gif图 2-8 主板上传感器板与 AFE4900 器件之间的 PPG 连接

J1 连接器具有 5 个引脚：TX_SUP、TX 驱动引脚和 GND。J2 连接器具有 5 个引脚：PD 1 阳极和阴极、PD 2 阳极和阴极以及 GND。使用德州仪器（TI）的 ESD 二极管（TPD1E10B06DPYR）对连接器输入进行保护。TPD1E10B06 器件是一款采用小型 0402 封装的单通道 ESD TVS 二极管。这款 TVS 保护产品提供 ±30kV 接触 ESD 和 ±30kV IEC 气隙保护，并具有一个带背靠背 TVS 二极管的 ESD 钳位电路，用于支持双极或双向信号。使用一个 33µF 电容器对 TX_SUP 引脚进行去耦。

使用 SMD 共模扼流圈（规格为 90Ω（100MHz）、370mA、DCR 300mΩ）对 PD 信号进行滤波。扼流圈有助于提高对外部共模噪声信号的抗扰度，并提高系统的整体 SNR。