脉搏与血糖测试电路 - 经典可穿戴医疗电路锦集！电子工程师设计必备

　　脉搏信号采集预处理电路

　　KP-2012P3C晶体管采用交流耦合结构来增强对微弱信号放大。经晶体管检测出来的信号采样时分两路。一路是直流信号线路。它是晶体管输出经射随输入单片机的A/D转换通道口0，可用来检测晶体管是否处于有效工作状态；另一路是交流信号线路。它是先经一射极跟随器输入到两级滤波成形电路然后再输入单片机的A/D转换通道1.该滤波电路为两级带通滤波电路，由于脉搏波的频谱蕴含丰富病理信息，特别是在5~40Hz这个区间的频谱携带了大量与冠心病病 变有关的信息，故考虑到今后功能的扩展，预处理电路的上下限频率设计为48Hz和0.86Hz。

　　穿戴式血糖测试模块电路分析

　　血糖测试电路分析：为了检测葡萄糖氧化酶和葡萄糖反应所生成的自由电子数，需要在电极两端施加一固定偏压，而后检测该偏压驱动自由电子产生的电流来计算血糖质量浓度值。根据测试片上所涂化学材质的不同，所需要的偏置电压也不相同，本设计中该偏置电压是由液晶驱动模 块的VLL1引脚输出的1V稳压通过电阻分压而得，偏置电压在273mV左右。正常人的血液与葡萄糖氧化酶反应后生成的电流大小为nA至μA级别，为了能 将该电流量转换成电压量并且准确测量出来，需要信号变换及电压放大电路。 图2所示是由比较器实现的放大电路，使用的是LL16芯片自身所带的比较器模块。比较器的正端接273mV的偏置电压，该偏置电压由LL16的LCD模块 提供的VLL1通过R6、R5和R4三个电阻分压而得，滤波电容C4是为了滤除VLL1自身带有的高频噪声，以保证偏置电压的稳定。比较器的负端连接试纸 的酶电极，即四号引脚，电极上的自由电子在偏置电压的驱动下定向流动，等效于一个电阻Rx，Rx阻值越小，血糖质量浓度越高，计算出该等效电阻阻值同样可 以计算出血糖质量浓度值。

　　数据深入分析：待测电阻Rx的阻值范围为18k Ω至300kΩ，3V电池供电最低电压为2.3V左右，为了保证比较器的最大输出不能超出最低供电电压，要求放大电路的放大倍数不能过大，所以取R3为 120k Ω，这样当待测电阻为18kΩ时，放大电路的输出电压为2.1V，小于电池供电最低电压。由于设计中放大电路的核心器件是比较器，此电路中比较器输出为方 波信号，比较器输出端的电阻R和电容C1就是一阶低通滤波电路，可以将高频方波中的谐波信号滤除，得到一个比较稳定的直流信号;同样为了避免比较器的输出 不超过正端极限，R1取值不能过大，同时为了达到比较好的滤波效果，其取值也不能过小，所以取比较适中的15k Ω。为了尽可能的滤除高频信号，C1的容值不能过小，但是如果C1取值过大，那么比较器负端就会有幅度比较大的纹波。经过实际测试，C1取1 μF可以获得比较好的整体效果。尽管R1和C1组成的滤波电路已经对比较器的输出信号进行了一定程度的滤波，C1正端的信号仍有高频纹波，为了保证血糖质量浓度测量值的准确度和一致性，R2和C2再一次对放大电路的输出信号进行滤波，由于是滤除高频谐波，考虑到电容的最佳滤波频率范围，C2取10 μF，而R2取值10kΩ。