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[求助] 血氧仪中运放采样的问题

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发表于 2020-2-27 14:50 | 显示全部楼层 |阅读模式

血氧仪中运放采样的问题

https://wenku.baidu.com/view/5e9317f4ba0d4a7302763a7a.html?
sxts=1582767646248

此帖出自模拟电子论坛
QQ图片20200227143330.png


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发表于 2020-2-27 15:52 | 显示全部楼层

DAC12的输出显然不能与OA0输出完全相同,如果完全相同的话,OA1还有什么用?



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发表于 2020-2-27 16:00 | 显示全部楼层

“直流跟踪滤波器” 是否图中 “ DC Tracking ”?

这个 “ DC Tracking ” 位置在ADC与DAC之间,其输入必定是数字信号,其输出也必定是数字信号。所以,如果这个 “ DC Tracking ” 是滤波器的话,它必定是个数字滤波器。



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发表于 2020-2-27 16:14 | 显示全部楼层

注意到OA1的反相输入端标注的是 DC+AC Components ,而同相输入端标注的是 Extracted DC Components 。显然,两个输入端信号是不一样的。 Extracted DC Components 从字面上的意思就是抽去了直流的成份。

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直流不就是有用的成分吗?  详情 回复 发表于 2020-2-28 17:03


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发表于 2020-2-27 16:22 | 显示全部楼层

那么OA1的输入有两个,一个是从OA0输出的既含直流也含交流的信号,另一个是滤除(或者说抽去)了直流成份的信号。至于OA1输出,好像是仅放大了OA0输出的交流成份,即红色框上面那行所说 “这部分信号需要被提取和放大”。



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发表于 2020-2-27 16:49 | 显示全部楼层

首帖原图看不懂。

如果 DC Tracking 是滤除交流而保留直流成份,何必先ADC再DAC?现有技术,无论要滤除多么低的频率都不成问题。

而且,ADC后必定是数字信号,而数字信号供给LED没有什么意义,所以图中还有个 LED Level Control ,这不是又多一道手吗?

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那个血氧分析的所有功能都是在微处理器中实现的,其中就包含了 DC Tracking 和 LED level control,实际上还有血氧含量的查表和显示、脉搏的测量和显示等一堆运算。微处理器本身带ADC和DAC,所以那样设计成本更低。  详情 回复 发表于 2020-2-27 21:33


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发表于 2020-2-27 21:33 | 显示全部楼层
maychang 发表于 2020-2-27 16:49 首帖原图看不懂。 如果 DC Tracking 是滤除交流而保留直流成份,何必先ADC再DAC?现有技术,无论要滤除 ...

那个血氧分析的所有功能都是在微处理器中实现的,其中就包含了 DC Tracking 和 LED level control,实际上还有血氧含量的查表和显示、脉搏的测量和显示等一堆运算。微处理器本身带ADC和DAC,所以那样设计成本更低。

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原来如此!  详情 回复 发表于 2020-2-28 08:31


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发表于 2020-2-27 21:47 | 显示全部楼层

刚才看了一下楼主给出的链接,那个仪器只用了一片MSP430,除了另外4个晶体管外再没有其他有源器件了。

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 Extracted DC Components -------这里加这个信号的作用是偏置吗?  详情 回复 发表于 2020-3-3 17:11


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发表于 2020-2-28 08:31 | 显示全部楼层
gmchen 发表于 2020-2-27 21:33 那个血氧分析的所有功能都是在微处理器中实现的,其中就包含了 DC Tracking 和 LED level control,实际 ...

原来如此!



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发表于 2020-2-28 14:43 | 显示全部楼层

问题1,预设范围等。以我的理解,这个预设范围就是两个LED的正常工作电流范围,微处理器通过DAC输出控制流过LED的电流。怎么定义预设范围和相互匹配?这个要去问仪器专家,搞电路的不懂。

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微处理器是如何通过DAC输出控制流过LED的电流的呢 陈工  详情 回复 发表于 2020-2-28 17:05


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发表于 2020-2-28 15:04 | 显示全部楼层

问题2,直流跟踪滤波器等。

OA0的输出有直流与交流,那个交流是有效信号但很小,直流是不要的但很大。为了让后面的放大器OA1只放大交流信号,将OA0的输出采样进入微处理器,用一个IIR低通滤波器分离出直流分量,然后用DAC输出到OA1的输入端,抵消掉其中的直流成分,那样OA1仅放大有用的交流信号。

那个IIR滤波器就是直流跟踪滤波器。

原文中那个偏移需要在后面滤除云云,估计是翻译错误。包括那个图也是有问题的。

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不应该直流信号才是有 用的信号吗?  详情 回复 发表于 2020-2-28 17:06


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 楼主| 发表于 2020-2-28 17:03 | 显示全部楼层
maychang 发表于 2020-2-27 16:14 注意到OA1的反相输入端标注的是 DC+AC Components ,而同相输入端标注的是 Extracted DC Components 。显 ...

直流不就是有用的成分吗?

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至于什么是 “氧轴承部件”,我也不知道。  详情 回复 发表于 2020-2-28 18:46
其实我并不知道倒底应该提取和放大交流信号还是直流信号。但根据图中那句话以及电原理框图,是放大交流部分。  详情 回复 发表于 2020-2-28 18:45
首帖图中你那个红色框上面一句:“小的交流部分由氧轴承部件比如动脉的光调制加上50/60Hz环境光噪声组成。这部分信号需要被提取和放大。” “需要被提取和放大”的,是“小的交流部分&r  详情 回复 发表于 2020-2-28 18:43


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 楼主| 发表于 2020-2-28 17:05 | 显示全部楼层
gmchen 发表于 2020-2-28 14:43 问题1,预设范围等。以我的理解,这个预设范围就是两个LED的正常工作电流范围,微处理器通过DAC输出控制流 ...

微处理器是如何通过DAC输出控制流过LED的电流的呢 陈工

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这个很简单,在你给出的那篇文献的图2就有详细的说明,还给出了相关的电路图。  详情 回复 发表于 2020-2-28 19:39


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 楼主| 发表于 2020-2-28 17:06 | 显示全部楼层
gmchen 发表于 2020-2-28 15:04 问题2,直流跟踪滤波器等。 OA0的输出有直流与交流,那个交流是有效信号但很小,直流是不要的但很大。为 ...

不应该直流信号才是有 用的信号吗?

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首先说明一下,我不是研究医学仪器的,所以对于血氧仪器的原理也是刚刚才了解一点。 其实在你首楼给出的那篇文献中,已经讲得比较明白了。测量原理是用两个LED,一个红色一个红外,然后测量光线通过身体后的强度  详情 回复 发表于 2020-2-28 19:18


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发表于 2020-2-28 18:43 | 显示全部楼层
QWE4562009 发表于 2020-2-28 17:03 直流不就是有用的成分吗?

首帖图中你那个红色框上面一句:“小的交流部分由氧轴承部件比如动脉的光调制加上50/60Hz环境光噪声组成。这部分信号需要被提取和放大。”

根据这段话,“需要被提取和放大”的,是“小的交流部分”。

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大的直流部分是由身体组织轴承部件的缺氧和散光引起的。这部分信号是LED发出光强度的一部分--------------根据这话,有用的信号应该是直流部分吧?  详情 回复 发表于 2020-2-29 13:32


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发表于 2020-2-28 18:45 | 显示全部楼层
QWE4562009 发表于 2020-2-28 17:03 直流不就是有用的成分吗?

其实我并不知道倒底应该提取和放大交流信号还是直流信号。但根据图中那句话以及电原理框图,是放大交流部分。



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发表于 2020-2-28 18:46 | 显示全部楼层
QWE4562009 发表于 2020-2-28 17:03 直流不就是有用的成分吗?

至于什么是 “氧轴承部件”,我也不知道。



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发表于 2020-2-28 19:18 | 显示全部楼层
QWE4562009 发表于 2020-2-28 17:06 不应该直流信号才是有 用的信号吗?

首先说明一下,我不是研究医学仪器的,所以对于血氧仪器的原理也是刚刚才了解一点。

其实在你首楼给出的那篇文献中,已经讲得比较明白了。测量原理是用两个LED,一个红色一个红外,然后测量光线通过身体后的强度,再通过计算两个强度的比率得到血氧浓度。

根据我对于微弱信号测量技术的了解,在这种可能有大量外界干扰的测量环境下,通常总是采用调制技术,即将发射信号用某个频率调制,然后再接收端可以通过滤波技术将外界干扰滤除(比如著名的锁定放大器就是利用了这个技术)。所以我认为交流信号才是需要的信号。



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发表于 2020-2-28 19:36 | 显示全部楼层

刚刚又读了一遍那篇文献,其中有一段话:“再测量中有一个直流部分和一个交流部分,直流部分被假定为身体组织和静脉吸收的结果,交流部分是动脉吸收的结果”。还有就是楼主前面引用的:“大的直流部分由身体组织轴承部件......小的交流部分由氧轴承部件比如动脉的光调制加上50/60Hz环境光噪声组成。这部分信号需要被提取和放大。”

这里的“轴承部件”显然是一个翻译错误,我没有看到原文,不知道原文如何,有可能是“承受”之意。

但不管如何,比较上面两段文字,可知小的信号是动脉吸收的结果,也就是与动脉血的含氧量有关。其调制的来源是动脉的搏动。再联系到此仪器要测脉搏,就不难理解了,它就是利用脉搏信息来同步滤波,得到小信号中的血氧吸收信息的。

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光电传感器接收到红光和红外光:红光/红外光就是血氧浓度。只是不明白采样中的信号哪个才是对应这两个参数的信号  详情 回复 发表于 2020-2-29 13:37


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发表于 2020-2-28 19:39 | 显示全部楼层
QWE4562009 发表于 2020-2-28 17:05 微处理器是如何通过DAC输出控制流过LED的电流的呢 陈工

这个很简单,在你给出的那篇文献的图2就有详细的说明,还给出了相关的电路图。



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