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隨著疫情防控政策的調整，血氧儀成為了居民居家健康檢測的首選醫療設備。近一段時間，血氧儀的需求大幅攀升，已出現供不應求甚至斷貨情況。那么，為什么血氧會成為判斷自身健康狀況的重要指標呢？這要從新冠病毒會影響血氧濃度說起。
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血氧，即血氧飽和度（SpO2），也就是在人體血液中，被氧結合的氧合血紅蛋白的容量占全部可結合的血紅蛋白容量的百分比，這是衡量人體是否健康的重要指標。
血氧儀的原理是基于氧化血紅蛋白和脫氧血紅蛋白的吸收差異特性，氧化血紅蛋白會吸收更多的近紅外光，允許更多的紅光通過，而脫氧血紅蛋白則恰恰相反，會主要吸收紅光允許更多的紅外光通過。利用上述原理，每個血氧儀內部的傳感器探頭會包含兩個發光二極管，一個發出紅光，另一個發出近紅外光，與傳感器探頭對應還會有一個光電接收器，接收器會測量每個波長下的透射光強度，將二者讀數的差異通過算法最終得到血氧濃度。
血氧儀應用方案框圖
應用于血氧儀的信號鏈產品
血氧儀的分立方案中一般會有運算放大器的需求，用于傳感器小信號放大、光電轉換或者降噪濾波等。
思瑞浦的LMV358B是一款高性價比的低壓運算放大器，支持軌至軌的輸入和輸出，其獨有的正偏Vos，可以避免較小的輸入信號因為Vos為負值被抵消而難以檢測的問題。運放每通道靜態電流只有80uA，適合電池供電等對功耗有要求的場景。
另一款思瑞浦運放產品推薦TP243x，偏置電流僅有0.3pA，適合作為I/V轉換使用，同樣支持軌至軌的輸入和輸出，Vos最大僅有1mV，支持多種封裝。
LMV358B主要性能
供電范圍：2.5~5.5V
失調電壓：+2mV Typical (+1mV~+4mV)
靜態電流：80uA Typical (per CH)
帶寬 & 壓擺率：1MHz & 0.7V/us
TP243x主要性能
供電范圍：2.2~5.5V
失調電壓：1mV max
偏置電流：0.3pA Typical
靜態電流：190uA Typical (per CH)
帶寬 & 壓擺率：1.6MHz & 0.9V/us
模擬開關
血氧儀內部需要來回切換紅外光二極管和紅光二極管，會用到一顆模擬開關。
思瑞浦的TPW1221是一款高性能的單刀雙擲模擬開關，具有0.6ohm的超低導通阻抗，輸入信號的電壓支持負壓，Vcc電壓支持低至1.65V，可適配1.8V的電源系統，同時具有非常低的靜態電流，大大提高了產品的續航時間。TPW1221的Latch-up能力高達600mA，遠遠高于業界平均水平，可顯著提升產品的可靠性，另外還具有DFN1.4X1.8-10小封裝，適合對體積有要求的場景。
TPW1221主要性能
輸入電壓：1.65~5.5V
通道數量：2-ch SPDT
導通阻抗：0.6ohm typical
信號帶寬：80MHz
靜態電流：1uA Typical
傳感器采集到的信號經過運放調理后，還需要模數轉換器ADC采樣才能進入MCU處理，分辨率一般要求12bit以上，如果MCU內部沒有集成或者系統需要更高精度的ADC，一般會采用分立方案。
思瑞浦的TPC512x是一顆12bit的SAR ADC，支持8~16通道的單端輸入和1MHz的采樣速率，有兩種可選輸入量程（0~Vref或者0~2*Vref），芯片還支持Power-down模式以節省功耗，此操作可通過軟件修改寄存器或者配置GPIO來實現。
TPC512x主要性能
架構：SAR ADC
分辨率：12 bit
INL/DNL：±0.4LSB/±0.5LSB Typical
采樣速率：1MHz
對外接口：SPI
為了控制發光二極管的驅動電路或對傳感器回傳的信號進行DC校準，可以通過數模轉換器DAC來實現，分辨率一般大于12bit即可。
如果采用分立方案的話，可以考慮思瑞浦的TPC112Sx，這是一顆12bit單端輸入的DAC，通道數量有1/4/8三種可選，在正常工作模式下DNL小于±1 LSB，可以保證12位無失碼分辨率，內部集成的POR 電路來確保系統剛上電的時候DAC輸出為零電平，直到接收到一個寫命令，片上集成的緩沖輸出級可以保證信號軌到軌輸出，用戶可以使用三線制控制方式進行控制，最高速率可以接受30MHz，兼容標準的SPI、QSPI、MICROWIRE 總線方式。
TPC112Sx主要性能
供電范圍：2.7~5.5V
分辨率：12 bit
INL/DNL：±0.25 LSB/±0.05 LSB Typical
輸出電壓：0~Vref
應用于血氧儀的電源管理產品
線性充電器Charger
血氧儀設備的供電一般為兩節干電池，也有部分產品使用到鋰電池。
電池的Charger推薦思瑞浦的TPB4056，這是一款高性價比、高集成度的單電池鋰離子或聚合物電池線性充電器。支持通過USB或AC適配器進行CC/CV充電，低BOM組件要求使整個系統體積更小。充電電流可通過外部電阻完全編程，最高可達1000mA。當充電電流降至設定最小充電電流以下時，自動終止充電周期。TPB4056集成了電流監控、UVLO、OVP功能，可防止芯片損壞。
TPB4056主要性能
Vin max：26.5V
充滿電壓：4.20V or 4.35V
最大充電電流：1000mA
封裝：ESOP8、DFN2X2-8
升壓轉換器Boost
由于MCU、Sensor等器件通常工作在3.3V，這就需要使用升壓轉換器Boost將兩節干電池的3.0V電源升壓到3.3V給后面的MCU、sensor等供電。
思瑞浦的TPQ05100，是一顆適用于低壓系統的同步型升壓轉換器。具有小于200nA的超低靜態電流，輸出電壓2.5V ~ 5.5V可調，芯片支持下行模式和直通模式以適應不同應用場景。在下行模式下，芯片可調節輸出電壓至所期望的水平，在直通模式下，芯片就像一個輸出電壓跟隨的開關。
TPQ05100主要性能
輸入范圍：0.9~5.5V
輸出范圍：2.5~5.5V
輸出電流：600mA max
轉換效率：96% @10~300mA
封裝類型：WLCSP-6、DFN2X2-6
ADC/DAC需要配合精密的基準源才能更高效的發揮作用，思瑞浦提供了不同規格的電壓基準可供選擇。
TPR6040Fxx是Shunt型基準，A等級的精度為0.1% max，溫飄25ppm/℃，B等級的精度為0.2% max，溫漂50ppm/℃。TPR35xx是Series型基準，最高輸入電壓5.5V，以上兩種基準芯片都有多個輸出電壓版本可以選擇。
TPR6040Fxx主要性能
基準類型：Shunt型
精度：0.1%/0.2% max
溫漂：25/50ppm/℃ max
Isink：0.15~15mA
封裝：SOT23-G
TPR35xx主要性能
基準類型：串聯型
供電范圍：2.1~5.5V
輸出精度：0.2% max
溫漂漂移：50ppm/℃ max
封裝：SOT23-G
由于Sensor對噪聲非常敏感，為了避免開關電源噪聲的影響，通常采用LDO來供電，血氧儀受限于空間要求，需要小封裝器件。
思瑞浦DFN封裝的低壓LDO--TPL710，產品具有非常低的靜態電流，當負載動態變化時能夠做到快速響應；外圍穩定僅需2.2uF的陶瓷電容；全系產品都支持限流和過熱保護，大大提高了產品的可靠性；還支持EN控制；可以輸出1.0~3.6V之間的固定電壓；有多種封裝可以選擇，包括SOT23-3、SOT23-5，還有適合小體積需求的DFN 1X1-4封裝。
TPL710主要性能
供電范圍：2.4~6.0V
輸出電流：200mA max
靜態電流：1.4uA typical
Vdrop：170mV@400mA
PSRR：53dB@1MHz
血氧儀作為目前備受關注的家用醫療產品，短時間內需求量激增。對于上游芯片供應商而言，這非常考驗產品的按時交付能力，同時又因血氧儀獨特的醫療屬性，測量精確性和質量可靠性更是缺一不可。
思瑞浦憑借高性能、高精度、高可靠性的產品優勢，以及嚴格的質量管理體系和穩定完善的交付體系，與醫療健康龍頭客戶建立了長期合作與供貨關系。思瑞浦將持續產品創新正向研發，為家用健康醫療設備智能化、精確化的升級提供成熟的技術方案，為家庭健康構筑“芯”堡壘！
審核編輯?黃昊宇
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工商網監
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