非侵入式血氧仪的设计挑战和解决方案

      脉冲血氧仪通过在人体的指尖、足尖或耳垂等处放置外设探针(传感器)而非采用侵入式监测血氧含量。探针通常包含两个发光二极管。采用什么样的方法对光电二极管检测是设计工程师所关注的问题。本文将给出解决方案。

      脉冲血氧仪通过在人体的指尖、足尖或耳垂等处放置外设探针(传感器)而非采用侵入式监测血氧含量。探针通常包含两个发光二极管(LED)：一个LED工作在可见红色光谱(660nm)，另一个LED工作在红外光谱(940nm)，但某些设计可能使用两个以上的发光二极管。通过计算人体两个光强的比率来确定体内含氧的百分率。

      光电二极管可用于光检测、转换以及测量。光电二极管闪烁的光可以产生微弱的电流，利用经典的电阻反馈互阻(I/V)放大器将该电流转换为电压。通常，在放大器的反馈回路中使用大电阻，这样电路对光的微小变化非常敏感。产生的电压经过滤波和转换，然后显示在仪器的LCD显示屏上。这类应用的挑战是在电池供电仪器中保持快速、精确的测量。

解决方案

      AD8663、AD8667、AD8669是16V CMOS运算放大器，内部每路放大器的电源电流典型值为210μA。轨对轨的输出摆幅有助于增加测量的动态范围，在整个温度范围的低偏置电流能减小IB带来的校准误差。相对于光电二极管电容的低输入电容，支持稳定的快速测量。这个放大器系列产品的主要性能参数是：电压噪声密度典型值23 nV/√Hz @ 1kHz, 电流噪声密度典型值0.05 pA/√Hz @ 1kHz，偏移电压典型值175μV，输入偏置电流典型值0.3pA，增益带宽520 kHz。此外，这些放大器采用5V ～ 16V单电源供电或±2.5V ～ ±8V双电源供电。AD8663采用8引脚LFCSP封装与8引脚SOIC封装；AD8667采用8引脚MSOP封装与8引脚SOIC封装；AD8669采用14引脚SOIC封装与14引脚TSSOP封装。