血氧仪中运放采样的问题

QWE4562009

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血氧仪中运放采样的问题

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sxts=1582767646248

maychang

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？

maychang

“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。

maychang

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。

maychang

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”。

maychang

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？

gmchen

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。

gmchen

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。

maychang

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！

gmchen

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。

gmchen

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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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？

QWE4562009

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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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？

maychang

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”。

maychang

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。

maychang

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。

gmchen

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。

gmchen

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。

gmchen

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。