微功耗IC延长监护仪电池寿命方案

图5:HRM的模拟输出

我们使用Matlab的FDAtool设计陷波滤波器。图6所示为FDAtool.在零极点图中，将两个零点配置在±π/2相位处。对于200Hz采样速率，50Hz分量将被消除。

图6:FDAtool

此外，零点配置在单位圆中，FIR的系数为整数，因此，微转换器的计算负担大为减轻。下面是传递函数：

可以将该传递函数转换为可编程递归算法：

该方程式中，n表示当前值，n-1表示前一时刻的值，依此类推。

根据系数，C代码如图7所示。

图7:陷波滤波器的C代码。

图8是数字陷波滤波器之后的ECG波形。50Hz噪声已被消除。

图8:PC上显示的ECG波形。

心率计算的精度

根据针对心脏监护仪、心率表和报警的标准ANSI/AAMI EC13:2002,“心率表可容许的最小范围应为30bpm~200bpm,可容许的读取误差不得大于输入速率的±10%或±5bpm(以较大者为准)。”

我们利用Fluke MPS-450多参数ECG仿真器，在HRM板的输入端产生ECG信号。心率可以在仿真器上改变。微转换器对电路板的输出进行采样，并计算心率。心率值将传输到PC以供显示。表1显示了该实验的结果。

表1:实验结果。

功耗

HRM设计采用锂电池或纽扣电池供电，以便可以长时间使用在便携应用(例如：运动监护)中。应保证模拟前端在1.8V~5V工作。

采用3.3V电源时，模拟前端板的电流消耗为300μA,微转换器的电流消耗为330μA(使用1MHz内部系统时钟)。HRM的总电流消耗为660μA.假设纽扣电池的容量为50mAh,那么该电池可以保证大约75小时的工作时间。