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  • 用于医疗和消费类可穿戴设备的无线 ECG、SpO2、PTT 和心率监护仪参考设计

    • ZHCU476B May   2019  – October 2020

       

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  • 用于医疗和消费类可穿戴设备的无线 ECG、SpO2、PTT 和心率监护仪参考设计
  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
  14. 重要声明
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DESIGN GUIDE

用于医疗和消费类可穿戴设备的无线 ECG、SpO2、PTT 和心率监护仪参考设计

本资源的原文使用英文撰写。 为方便起见，TI 提供了译文；由于翻译过程中可能使用了自动化工具，TI 不保证译文的准确性。 为确认准确性，请务必访问 ti.com 参考最新的英文版本（控制文档）。

说明

该参考设计是一款简单的可穿戴多参数患者监护仪，采用单芯片生物传感前端 AFE4900 器件，可提供同步心电图（ECG）和光体积描记器（PPG）测量。测量数据通过 CC2640R2F 器件（支持 BLE 4.2 和 5）传输到远程位置。该参考设计由单个 CR3032 电池供电，电池寿命为 30 天。用户可使用原始数据计算心率、血氧饱和度（SpO2）、脉搏传导时间（PTT）和 ECG。两个板载发光二极管（LED）可为用户指示低电池电量检测和 ECG 导联脱落检测情况。

资源

TIDA-01580 设计文件夹
AFE4900、CC2640R2F 产品文件夹
TPS61099、TPS63036 产品文件夹
TPD1E10B06、TPS63900 产品文件夹
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特性

  • 简单可穿戴多参数患者监护仪，适用于 PPG 和 ECG
  • 提供原始数据，用于计算心率、SpO2 和 PTT
  • 使用单芯片生物传感前端 AFE4900 器件，可实现同步 ECG 和 PPG 测量
    • PPG（光学心率监控和 SpO2）支持四个 LED 和三个光电二极管（PD），具有数字环境消减功能，可提高信噪比（SNR）
    • ECG（导联 I）信号
  • 集成式 Arm®Cortex®-M3 和 2.4GHz 射频收发器（CC2640R2F）支持无线数据传输 – BLE 4.2 和 5.0
  • 由 CR3032（3V 500mA 纽扣电池）供电，采用高效直流/直流转换器，电池寿命长达 30 天
  • 外形小巧，可轻松适应可穿戴应用

 
Texas Instruments

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