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助力红外测温仪等医疗设备 国产芯片发力!


电子发烧友网讯 目前随着疫情的发展,在进出小区,公共场所等地方,都需要用到手持式红外测温仪. 手持式红外测温仪可以实现非接触近距离测量人体的温度,非常方便用于临时快速的体温测量,因此,测温仪所需要用到的运算放大器、模拟开关等部件也成了产业链的关注重点。

润石科技是一家拥有高性能模拟信号链设计能力的公司,旗下产品线跟红外测温仪、医疗设备等产品具有非常高的匹配度,包括运算放大器,比较器,模拟开关,LDO 等产品。

使用模拟热电堆探头的手持式红外测温仪原理框图如下:

助力红外测温仪等医疗设备 国产芯片发力!

上图中,以电池采用9V为例,先通过一个高压LDO  RS3002 把电池电压转为 3V,供整个系统使用,包括为 MCU,背光灯,运放 等器件供电,然后再用一个低功耗LDO  RS3236 从 3V 降为 1.5V,这样做的目的是给热电堆提供一个参考电压,让整个测量温度范围可以扩大。为了在不同的环境温度下能够计算正确,MCU 还必须要读取当前的环境温度,实现方式是通过读取热电堆内部的 NTC 电阻与固定 100kΩ 电阻分压的电压点来计算的。

由于热电堆的输出电阻较高,因此运放部分的拓扑宜采用同相放大器,放大倍数大概需要 100倍以上,需要预留低通滤波以降低输出噪声,为了尽量提高温度的分辨率,要求运放的 1/f 噪声小于5uVpp,同时直流失调电压小于 10uV,电路中的运放 RS8551 是润石科技推出的一款自稳零零漂运放,具有超低的失调电压,非常适合用于 DC 或者 低频信号放大,其主要参数如下:

◆ 宽工作电压范围:2.5V~5.5V;

◆ 超低失调电压:典型值 1uV,最大值 5uV;

◆ 超低温度漂移:典型值 5nV/°C,最大值 50nV/°C;

◆ 超低输入偏置电流:50pA;

◆ 单位增益带宽:4.5MHz;

◆ 静态电流:640uA 每通道;

◆ 0.01Hz~10Hz 噪声:0.75uVpp。

润石科技还提供性能出色的高压 LDO 和低压 LDO:RS3002 系列和 RS3236 系列。RS3002 的主要特点是:

◆ 宽输入电压范围:2.5V~36V,适用于常见的 9V 电池输入;

◆ 输出电流持续:150mA;

◆ 超低静态电流:2.5uA;

◆ 低压差:10mV/mA;

◆ 超高 PSRR:54dB@1KHz;

◆ 输出电压精度可选:1% 或者 2.5%;

◆ 多种固定输出电压可选,有 SOT-23,SOT-89-3,SOT-23-5 封装可选。

RS3236 的主要特点是:

◆ 宽输入电压范围:1.7V~7.5V,支持 4 节干电池输入;

◆ 内部最大输出限流点:>500mA;

◆ 超低静态电流:20uA;

◆ 超低压差:1mV/mA;

◆ 高 PSRR:70dB@1KHz;

◆ 输出电压精度可选:1% 或者 2.5%;

◆ 多种固定输出电压可选,有 SOT-23,SOT-89-3,SOT-23-5,UTDFN-1*1-4L 封装可选。

此外,润石科技产品在指夹血氧仪上也有应用。家庭使用的便携式指夹血氧仪灵活度高,能够在无创伤的基础上快速测量人体的血氧饱和百分比(SpO2),还有脉搏频率,受到了市场的广泛好评,持续畅销。 

基于血液中的血红蛋白对红光和红外线有不同的吸收能力,含氧血红蛋白(HbO2)与还原血红蛋白(Hb)相比,Hb吸收的红光较多,红外线较少。HbO2则相反,吸收的红光较少,红外线较多。红光和红外线LED灯在结构上紧挨着,这样方便在手指的单一位置透光。光线从手指的一面穿透到另一面,被光敏二极管接收后,产生对应比例的电压。 

典型的便携式指夹血氧仪原理框图如下:

助力红外测温仪等医疗设备 国产芯片发力!

上图中,模拟开关 RS2105 用于切换红光 LED 和 红外线 LED 灯,它们分时复用并且调制有一定的频率,运放 RS321 配合 MCU 内部的 DAC 产生恒流输出的信号,因为LED灯恒流工作可以获得比较稳定的波长,发射电流常常达到数十mA,所以要求模拟开关的导通电阻最好小于 1Ω,RS2105 的导通电阻为 0.6Ω,满足应用要求。

在光敏接收管侧,运放 RS622 用于实现光电转换,这就要求运放的输入偏置电流 Ib 是 pA 级别的,另外运放的带宽需要 5MHz 以上以满足快速反应,低噪声系列的运放能够更好的提高系统的分辨率。在电源拓扑上,一种是用两节干电池(3V)然后升压到 5V 再降压给系统各电路使用,另外一种带有锂电池,可以循环充电使用,低功耗 LDO  RS3236 均适合这两种拓扑系统。

低噪声运放 RS622的主要参数如下:

◆ 宽工作电压范围:2.5V~5.5V;

◆ 低失调电压:典型值 0.7mV,最大值 3mV;

◆ 低温度漂移:典型值 2uV/°C;

◆ 低输入偏置电流:1pA;

◆ 单位增益带宽:7MHz;

◆ 静态电流:600uA 每通道;

◆ 噪声系数:11nV/√Hz。

模拟开关RS2105 的主要参数如下:

◆ 宽输入电压范围:1.8V~5.5V;

◆ 导通电阻值:0.6Ω,最大 1Ω;

◆ 输出电流持续:500mA;

◆ -3dB 带宽:30MHz;

◆ 静态电流:小于 1uA;

◆ 有MSOP-10,TDFN-3*3-10L 封装可选。

低功耗LDO  RS3236的主要参数如下:

◆ 宽输入电压范围:1.7V~7.5V,支持 4 节干电池输入;

◆ 内部最大输出限流点:>500mA;

◆ 超低静态电流:20uA;

◆ 超低压差:1mV/mA;

◆ 超高 PSRR:70dB@1KHz;

◆ 输出电压精度可选:1% 或者 2.5%;

◆ 多种固定输出电压可选,有 SOT-23,SOT-89-3,SOT-23-5,UTDFN-1*1-4L 封装可选。

(文章来源:电子发烧友网 作者:电子发烧友整理) (责任编辑:子豪)

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