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

2.3.1 AFE4900 和电源

图 2-2 展示了 AFE4900 器件的不同连接。

AFE4900 器件需要三个电源：TX_SUP、RX_SUP 和 IO_SUP。使用 TPS61099 器件生成 TX_SUP（4.2V)。使用 TPS63036 器件生成 RX_SUP（2.1V)。IO_SUP 与 RX_SUP 相同。

对于 PPG 测量，使用 TX2、TX3 和 TX4 引脚驱动 LED（该设计中未连接 TX1）。使用连接到 INP-INM 和 INP2-INM2 引脚的 PD 检测反射的信号（该设计中未连接 INP3-INM3 引脚）。

对于 ECG 测量，来自电极的信号连接到 INP_ECG 和 INM_ECG 引脚。RLD_OUT 引脚提供右腿驱动信号。

BG 引脚连接到内部带隙电压。使用板上的 0.1µF 电容器（C11）对 BG 引脚进行去耦。

GUID-89EEB7F6-AA58-4C12-B5A8-FADE55EA7B6A-low.gif图 2-2 AFE4900 连接原理图

对于 AFE4900 器件，使用由铁氧体磁珠 L1 以及电容器 C6 和 C7 构成的 LC 滤波器对 RX_SUP 进行滤波。

表 2-1 列出了 AFE4900 与 CC2640R2F 器件之间的连接。

表 2-1 AFE4900 与 CC2640R2F 之间的连接
AFE4900 引脚编号功能CC2640R2F 引脚编号功能注释
E1/RESET6DIO_1对 AFE 进行复位
A4I2C_SPI_SEL不适用不适用在 SPI 和 I2C 之间进行选择。对于该设计，选择了 SPI，因此该引脚通过一个 0Ω 的电阻器（R2）连接到 RX_SUP。
F3I2C_CLK16DIO_10SPI_CLK
F2I2C_DAT14DIO_8SPI_IN
E2SDOUT15DIO_9SPI_OUT
E3SEN5DIO_0AFE_SPI_EN
D3PROG_OUT121DIO_15
F4ADC_RDY28DIO_18ADC 就绪信号
F1CLK29DIO_19AFE 时钟
B4CONTROL1不适用不适用启用或禁用内部 LDO。对于该设计，启用了内部 LDO，因此该引脚通过一个 0Ω 的电阻器（R4）连接到 GND。