隨著人們對自身健康狀況的日益關注
，便攜式超聲波診斷設備、血壓計、血(xue)糖(tang)計(ji)等(deng)個(ge)人(ren)健(jian)康(kang)監(jian)護(hu)設(she)備(bei)開(kai)始(shi)獲(huo)得(de)市(shi)場(chang)青(qing)睞(lai)。醫(yi)療(liao)電(dian)子(zi)技(ji)術(shu)不(bu)斷(duan)發(fa)展(zhan)，不(bu)同(tong)的(de)醫(yi)療(liao)設(she)備(bei)具(ju)有(you)不(bu)同(tong)的(de)技(ji)術(shu)發(fa)展(zhan)趨(qu)勢(shi)。即(ji)便(bian)同(tong)類(lei)設(she)備(bei)，也(ye)會(hui)因(yin)為(wei)產(chan)品(pin)的(de)具(ju)體(ti)應(ying)用(yong)而(er)有(you)不(bu)同(tong)的(de)技(ji)術(shu)要(yao)求(qiu)和(he)發(fa)展(zhan)方(fang)向(xiang)。例(li)如(ru)
，超(chao)聲(sheng)臨(lin)床(chuang)設(she)備(bei)要(yao)求(qiu)低(di)噪(zao)聲(sheng)、寬動態範圍等高性能指標；erbianxiexitongzeyaoduixingnenghegonghaojinxingquanheng，weilemanzubianxiexingxuqiu，yaoqiuqijianjuyoudigonghaohegaojichengdutexing。bianxieshibaojianchanpinzeyaoqiubaochilianghaodekezhongfuxing，chanpinzaizhenggegongzuowendufanwei、工作電壓和使用周期內具有極低的漂移。 

 

如何選擇恰當的半導體器件實現係統設計
，以滿足便攜式醫療電子產品在功耗、性能和價格等方麵的要求，已成為醫療設備製造廠商麵臨的關鍵挑戰。半導體技術的進步有力促進了醫療電子設備向低功耗
、小尺寸、高集成度的方向發展。半導體廠商需要全麵分析具體係統的規格要求和不同參數在係統中的重要性，以便提供高性價比的解決方案。 

 

 

圖1(圖1必須放)所示為通用便攜式醫療設備的原理框圖，該係統需要大量的功能電路：從采集傳感器輸出的模擬前端到顯示結果的顯示器控製
、電池充電
、電源管理等。基於這種架構的便攜式醫療設備要求低功耗和較寬的工作電壓範圍(直接由電池供電)，為了簡化設計、減小產品尺寸

，要求器件具有極小的封裝外形。 

圖1. 通用便攜式醫療設備原理框圖。圖中黃色區域可由MAX1359單芯片數據采集子係統實現。 

 

為了滿足係統功能要求，Maxim開發出多種產品
，從基於低功耗微處理器的數據采集器到有效延長電池壽命的低功耗電源管理電路。為了簡化係統設計、減少器件數量、降低係統功耗，Maxim推出了高度集成的混合信號微處理器，以及智能化更高的電池和電源管理芯片。 

 

 

便攜式醫療設備需要頻繁測量溫度，以便修正傳感器的溫度特性。溫度測量器件有多種選擇，例如：熱敏電阻
、PN結
、提供線性輸出的集成電路等。器件的選擇取決於尺寸、成本、功耗以及精度等多項指標。提高傳感器的精度是改善便攜式醫療產品設計的關鍵。 

 

以(yi)血(xue)糖(tang)儀(yi)的(de)檢(jian)驗(yan)係(xi)統(tong)為(wei)例(li)，該(gai)係(xi)統(tong)利(li)用(yong)電(dian)化(hua)學(xue)反(fan)應(ying)檢(jian)測(ce)病(bing)人(ren)的(de)血(xue)糖(tang)度(du)，測(ce)試(shi)精(jing)度(du)對(dui)溫(wen)度(du)的(de)變(bian)化(hua)非(fei)常(chang)敏(min)感(gan)。因(yin)此(ci)，需(xu)要(yao)對(dui)環(huan)境(jing)溫(wen)度(du)進(jin)行(xing)測(ce)量(liang)以(yi)修(xiu)正(zheng)室(shi)溫(wen)測(ce)量(liang)參(can)數(shu)。另(ling)外(wai)，還(hai)需(xu)要(yao)避(bi)免(mian)儀(yi)器(qi)工(gong)作(zuo)在(zai)超(chao)出(chu)精(jing)度(du)範(fan)圍(wei)限(xian)製(zhi)的(de)溫(wen)度(du)之(zhi)外(wai)，這(zhe)一(yi)點(dian)對(dui)於(yu)便(bian)攜(xie)產(chan)品(pin)尤(you)其(qi)重(zhong)要(yao)

，因(yin)為(wei)這(zhe)些(xie)產(chan)品(pin)常(chang)常(chang)工(gong)作(zuo)在(zai)炎(yan)熱(re)或(huo)寒(han)冷(leng)的(de)室(shi)外(wai)環(huan)境(jing)。 

 

圖1suoshitongyongxitongkuangtutongyangshihexuetangyiceliang
，chuanganqiduankouyongyulianjiexuetangdianhuaxuefanyingceshitiao

，wenduchuanganqiyongyucelianghuanjingwendu，gaichuanganqikeyicaiyongwaibuqijian
，yekeyishiyongxinpianneibudechuanganqi，huozheduiliangzhedewendudoujinxingceliang。 

 

單(dan)芯(xin)片(pian)溫(wen)度(du)傳(chuan)感(gan)器(qi)是(shi)低(di)成(cheng)本(ben)應(ying)用(yong)的(de)理(li)想(xiang)選(xuan)擇(ze)。為(wei)了(le)降(jiang)低(di)係(xi)統(tong)成(cheng)本(ben)，可(ke)以(yi)利(li)用(yong)芯(xin)片(pian)的(de)內(nei)部(bu)溫(wen)度(du)傳(chuan)感(gan)器(qi)進(jin)行(xing)校(xiao)準(zhun)，補(bu)償(chang)血(xue)糖(tang)傳(chuan)感(gan)器(qi)所(suo)處(chu)位(wei)置(zhi)的(de)外(wai)部(bu)溫(wen)度(du)。係(xi)統(tong)可(ke)利(li)用(yong)測(ce)量(liang)值(zhi)修(xiu)正(zheng)傳(chuan)感(gan)器(qi)溫(wen)度(du)，提(ti)供(gong)精(jing)確(que)讀(du)數(shu)。溫(wen)度(du)讀(du)數(shu)對(dui)應(ying)於(yu)二(er)極(ji)管(guan)的(de)實(shi)際(ji)結(jie)溫(wen)

，對(dui)於(yu)連(lian)續(xu)監(jian)測(ce)溫(wen)度(du)變(bian)化(hua)的(de)係(xi)統(tong)，可(ke)以(yi)直(zhi)接(jie)使(shi)用(yong)溫(wen)度(du)讀(du)數(shu)。對(dui)於(yu)需(xu)要(yao)獲(huo)得(de)封(feng)裝(zhuang)外(wai)部(bu)溫(wen)度(du)的(de)應(ying)用(yong)，需(xu)要(yao)對(dui)讀(du)數(shu)進(jin)行(xing)調(tiao)整(zheng)才(cai)能(neng)得(de)到(dao)更(geng)準(zhun)確(que)的(de)數(shu)值(zhi)。 

 

校xiao準zhun的de關guan鍵jian因yin素su在zai於yu，保bao證zheng溫wen度du傳chuan感gan器qi測ce量liang的de是shi葡pu萄tao糖tang測ce試shi反fan應ying發fa生sheng處chu的de溫wen度du，即ji葡pu萄tao糖tang測ce試shi條tiao所suo處chu位wei置zhi。測ce試shi設she備bei應ying該gai考kao慮lv到dao任ren何he影ying響xiang產chan品pin精jing度du的de溫wen度du偏pian差cha。 

 

MAX1359是16位數據采集係統，采用節省空間的40引腳TQFN封裝，3.3V供電時僅消耗1.7mA的電流
，用於實現模擬接口、信號采集和數據轉換功能

，非常適合於便攜式醫療設備應用。MAX1359數據采集係統可實現圖1中黃色標記的功能模塊。 

 

MAX1359數據采集係統內部的二極管結可用於校準數據采集子係統，利用二極管的I-V特(te)性(xing)測(ce)量(liang)溫(wen)度(du)，為(wei)了(le)提(ti)高(gao)測(ce)量(liang)精(jing)度(du)，將(jiang)校(xiao)準(zhun)係(xi)數(shu)存(cun)儲(chu)在(zai)數(shu)據(ju)采(cai)集(ji)係(xi)統(tong)內(nei)部(bu)

，修(xiu)正(zheng)讀(du)數(shu)誤(wu)差(cha)

，以(yi)獲(huo)得(de)最(zui)高(gao)精(jing)度(du)。校(xiao)準(zhun)係(xi)數(shu)可(ke)以(yi)存(cun)儲(chu)在(zai)芯(xin)片(pian)內(nei)部(bu)
，也(ye)可(ke)以(yi)存(cun)儲(chu)在(zai)主(zhu)處(chu)理(li)器(qi)的(de)非(fei)易(yi)失(shi)存(cun)儲(chu)器(qi)中(zhong)

，上(shang)電(dian)時(shi)裝(zhuang)載(zai)到(dao)芯(xin)片(pian)內(nei)。 

 

MAX1359的內部溫度檢測器可以測量內部二極管結的溫度，也可以測量外部溫度傳感器的溫度
，存儲在芯片內部的兩個常數(GS

、OS)用於修正內部結溫變化以及其他電路偏離理想狀態時所產生的誤差。

 

MAX1359測量的是內部結溫。該模型中
，將溫度特性轉換成等效電路(注：工廠可以將芯片置於恒溫油槽
，將TA和Tc強製在相同溫度對芯片進行校準)。一旦芯片安裝在電路板上(圖2，MAX1359的Tj將取決於以下因素：

 

* PCB溫度

 

* PCB周圍的環境溫度

 

* PCB封裝的導熱性

 

* MAX1359的功耗

 

* PCB的耗散功率

 

* 產品工作的環境溫度

 

* 產品與周圍環境的隔熱層

圖2. 安裝在電路板上的MAX1359的溫度模型

 

上述因素直接影響MAX1359內部溫度Tj與MAX359外部測量點溫度的差異，這意味著利用器件測量的Tj隻是實際溫度Text的估算值Test，值得慶幸的是，可以通過一些測試手段縮小Tj與Text之間的誤差。

可以利用一個簡單流程修正產品規格的偏差
，圖5所示的工作表給出了修正流程。修正係數(GS、OS)儲存在MAX1359內部(TEMP_CAL寄存器)，可通過SPI總線從芯片內部讀取這些數值。利用下式計算修正後的數據：

 

Testimate (℃) = Tmeas (℃) x Gs + Os (℃)

 

利用修正係數將測量值Tj轉換為實際溫度的估算值，測量產品的溫差需要兩個參數：MAX1359估算的溫度值(見圖5中的C)和產品外部的實際溫度(見圖3中的A)。實際溫度由高精度傳感器、測試儀表得到。根據A和C可以計算出D值，產品的溫差(通常在0℃~+6℃之間)。

圖3. 跟據存儲的校準係數計算溫差的修正值

 

需要按照該流程進行重複測試
，以確保獲得的參數在不同測試環境
、同(tong)一(yi)係(xi)列(lie)的(de)儀(yi)器(qi)下(xia)保(bao)持(chi)穩(wen)定(ding)。如(ru)果(guo)不(bu)能(neng)得(de)到(dao)穩(wen)定(ding)的(de)溫(wen)差(cha)值(zhi)
，則(ze)需(xu)針(zhen)對(dui)每(mei)台(tai)設(she)備(bei)提(ti)供(gong)定(ding)製(zhi)參(can)數(shu)。在(zai)能(neng)夠(gou)獲(huo)得(de)穩(wen)定(ding)參(can)數(shu)的(de)情(qing)況(kuang)下(xia)，可(ke)以(yi)將(jiang)數(shu)值(zhi)直(zhi)接(jie)存(cun)儲(chu)到(dao)硬(ying)件(jian)電(dian)路(lu)，以(yi)便(bian)固(gu)件(jian)調(tiao)用(yong)。如(ru)果(guo)不(bu)能(neng)得(de)到(dao)穩(wen)定(ding)的(de)數(shu)值(zhi)，則(ze)需(xu)將(jiang)數(shu)值(zhi)存(cun)儲(chu)到(dao)每(mei)台(tai)設(she)備(bei)的(de)非(fei)易(yi)失(shi)性(xing)存(cun)儲(chu)器(qi)內(nei)。利(li)用(yong)D值計算經過校準的外部溫度(K
，產品工作溫度)。