【導讀】脈搏血氧計為非侵入式，隻需夾在手指上，通過測量含氧或缺氧血液對紅外線和紅光的吸收情況的變化來監測人的心率和血氧飽和度 (SpO2)。正常情況下，健康人的血氧飽和度在 95% 到 100% 之間。使用類似圖 1 所示的脈搏血氧計測量血氧飽和度可以幫助患者：

●     了解藥物的效用

●     確定他們能否提高活動水平。

●     確定呼吸機是否必要或正在運行。

●     監測睡眠呼吸暫停症狀發作情況。

●     有些人患有心力衰竭或哮喘之類影響血氧水平的疾病，也可以使用脈搏血氧計。

圖 1：夾指脈搏血氧計

通常，光電二極管測量通過手指的紅外線和紅光。光電二極管傳感器發出的信號包含一個大的直流分量和一個小的交流分量（交流大約是直流的 0.4% 到 10%），如圖 2 所示。大的直流分量是由於身體組織中含氧量較低的部位的吸收作用和散射光導致的。小的交流分量由動脈等含氧部位的光調製以及 50/60Hz 下的環境光噪聲組成。交流和直流分量對於 SpO2 的de計ji算suan都dou是shi必bi要yao的de。為wei達da到dao精jing度du要yao求qiu
，需xu要yao設she計ji一yi個ge信xin號hao調tiao節jie電dian路lu來lai放fang大da交jiao流liu分fen量liang
，增zeng加jia分fen辨bian率lv
，抵di消xiao直zhi流liu分fen量liang和he環huan境jing光guang。但dan是shi，信xin號hao水shui平ping因yin患huan者zhe的de健jian康kang狀zhuang況kuang以yi及ji手shou指zhi的de位wei置zhi和he厚hou度du而er異yi。為wei了le避bi免mian信xin號hao飽bao和he，需xu要yao根gen據ju信xin號hao的de範fan圍wei動dong態tai調tiao整zheng放fang大da器qi的de增zeng益yi。

圖 2：具有大直流分量和小交流分量的光體積描記信號

TI 有一個基於 MSP430FR2355 微控製器 (MCU) 及其內置智能模擬組合 (SAC) 的單芯片脈搏血氧計解決方案。作為 MSP430FR2355 的一種特色外設
，SAC 可使用軟件配置
，讓您能夠調節輸入或輸出路徑中的模擬信號。  SAC 模式如圖 3 所示。

圖 3：使用 SAC 模式的係統方框圖

MSP430FR2355 作為係統中的主機 MCU
，可提供真正的單芯片解決方案

，有效消除了對外部放大器和數模轉換器 (DAC) 的需求並降低了係統的複雜性和成本。另外，您可以將每個 SAC 模塊配置為運算放大器、可編程增益放大器或 12 位 DAC。使用 MSP430FR2355 MCU 的脈搏血氧計的係統方框圖如圖 4 所示。

圖 4：脈搏血氧計係統方框圖示例

圖 4 中的脈搏血氧計解決方案示例展示了四個 SAC 模塊：

●     兩個 SAC 模塊是 12 位分辨率的 DAC，用於驅動電流可調且穩定的紅外和紅色 LED。

●     一個 SAC 模塊是跨阻放大器，使用 50pA 的輸入偏置電流測量光電二極管電流。

●     一個 SAC 模塊是 PGA，與作為直流補償和交流放大器的 DAC 配合可實現 32 倍增益。

除了內置的智能模擬組合，低至 42nA 的待機電流、小封裝、存儲器配置和通信接口都非常適合低成本的脈搏血氧計設計。

圖 5 列出了詳細的 MSP430FR2355 MCU 片上模擬和數字特性。

圖5：MSP430FR2355 片上特性

結語

MSP430FR2355 是一個超低功耗
、低成本的 16 位精簡指令集計算機 MCU
，並有許多模擬信號鏈外設。四個智能模擬組合有效消除了對外部放大器和數模轉換器 (DAC) 的需求，從而降低了係統的複雜性和成本。低功耗的 VQFN32（4mm x 4mm 32 引腳）封裝非常適合脈搏血氧計這樣的便攜式設備。MSP430 MCU 以及在線軟件 (https://www.ti.com.cn/tool/cn/MSPWARE) 和硬件資源可幫助您快速設計脈搏血氧計。

其他資源

●     閱讀應用報告“MSP430 的模擬組合可實現真正的單芯片脈搏血氧計設計”和“如何使用 MSP430 MCU 中的智能模擬組合”。

●     閱讀技術文章“如何快速設計紅外溫度計”。

關於德州儀器(TI)

德州儀器（TI）（納斯達克股票代碼：TXN）是一家全球性的半導體公司，致力於設計、製造、測試和銷售模擬和嵌入式處理芯片，用於工業、汽車
、個人電子產品、通tong信xin設she備bei和he企qi業ye係xi統tong等deng市shi場chang。我wo們men致zhi力li於yu通tong過guo半ban導dao體ti技ji術shu讓rang電dian子zi產chan品pin更geng經jing濟ji實shi用yong，創chuang造zao一yi個ge更geng美mei好hao的de世shi界jie。如ru今jin，每mei一yi代dai創chuang新xin都dou建jian立li在zai上shang一yi代dai創chuang新xin的de基ji礎chu之zhi上shang
，使shi我wo們men的de技ji術shu變bian得de更geng小xiao巧qiao、更快速、更可靠
、更實惠
，從而實現半導體在電子產品領域的廣泛應用，這就是工程的進步。這正是我們數十年來乃至現在一直在做的事。 欲了解更多信息，請訪問公司網站www.ti.com.cn。

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