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使用低功耗傳感器 AFE 實現(xiàn)高精度化學或生物傳感系統(tǒng)

1947080 2022-11-25 | pdf | 297.08KB | 次下載 | 免費

資料介紹

面對對更精確的生物或電化學傳感不斷增長的需求，開發(fā)人員發(fā)現(xiàn)很少有有效的傳感器信號鏈解決方案能夠提供支持各種需求的準確性和靈活性。以低功耗以緊湊形式提供這些功能的需求使事情變得更加復雜，并破壞了設計進度。面對對更精確的生物或電化學傳感不斷增長的需求，開發(fā)人員發(fā)現(xiàn)很少有有效的傳感器信號鏈解決方案能夠提供支持各種需求的準確性和靈活性。以低功耗以緊湊形式提供這些功能的需求使事情變得更加復雜，并破壞了設計進度。如果沒有準確的傳感器信號采集和調(diào)節(jié)，測量與生物和化學傳感應用相關(guān)的嘈雜、小信號源的努力可能會導致重大錯誤。在監(jiān)測人體生命體征等生物應用或有毒氣體檢測等化學應用中，由于測量誤差導致的誤報或漏報可能會造成災難性后果。如果沒有準確的傳感器信號采集和調(diào)節(jié)，測量與生物和化學傳感應用相關(guān)的嘈雜、小信號源的努力可能會導致重大錯誤。在監(jiān)測人體生命體征等生物應用或有毒氣體檢測等化學應用中，由于測量誤差導致的誤報或漏報可能會造成災難性后果。本文將展示，Analog Devices 精密模擬前端 (AFE) 支持廣泛的 2、3 和 4 線傳感應用，可提供簡單、有效的解決方案。通過簡單地對其配置和操作功能進行編程，開發(fā)人員可以使用 AD5940 快速實現(xiàn)超低功耗設計，從而滿足對精確生物或電化學傳感的各種要求。本文將展示，Analog Devices 精密模擬前端 (AFE) 支持廣泛的 2、3 和 4 線傳感應用，可提供簡單、有效的解決方案。通過簡單地對其配置和操作功能進行編程，開發(fā)人員可以使用 AD5940 快速實現(xiàn)超低功耗設計，從而滿足對精確生物或電化學傳感的各種要求。生物和化學傳感系統(tǒng)的應用生物和化學傳感系統(tǒng)的應用測量人體或來自電化學源的阻抗、電壓或電流的變化已成為許多應用的重要功能。通過測量皮膚電活動 (EDA)（以前稱為皮膚電反應 (GSR)）來識別壓力指標的能力為衛(wèi)生專業(yè)人員提供了了解個人心理生理狀態(tài)的重要線索。如果不及時治療，慢性壓力和焦慮會導致心臟問題和其他嚴重的生理病癥。測量人體或來自電化學源的阻抗、電壓或電流的變化已成為許多應用的重要功能。通過測量皮膚電活動 (EDA)（以前稱為皮膚電反應 (GSR)）來識別壓力指標的能力為衛(wèi)生專業(yè)人員提供了了解個人心理生理狀態(tài)的重要線索。如果不及時治療，慢性壓力和焦慮會導致心臟問題和其他嚴重的生理病癥。生物阻抗分析 (BIA) 等其他類型的測量也在健康和健身消費品以及醫(yī)療級分析中得到越來越多的應用。BIA 在身體成分設備中使用多年，醫(yī)學專家越來越關(guān)注它作為血壓測量的非侵入性技術(shù)的用途。使用測量電化學源中小電流變化的相關(guān)方法，醫(yī)療設備專家正在使用這些測量來提供更有效的血糖監(jiān)測器和其他設備。同樣，工業(yè)工程師可以在有毒氣體監(jiān)測器和水質(zhì)測試儀等應用中使用這些相同的電化學測量方法。生物阻抗分析 (BIA) 等其他類型的測量也在健康和健身消費品以及醫(yī)療級分析中得到越來越多的應用。BIA 在身體成分設備中使用多年，醫(yī)學專家越來越關(guān)注它作為血壓測量的非侵入性技術(shù)的用途。使用測量電化學源中小電流變化的相關(guān)方法，醫(yī)療設備專家正在使用這些測量來提供更有效的血糖監(jiān)測器和其他設備。同樣，工業(yè)工程師可以在有毒氣體監(jiān)測器和水質(zhì)測試儀等應用中使用這些相同的電化學測量方法。這些測量技術(shù)和其他測量技術(shù)具有共同特征，例如使用放置在皮膚上或液體樣本內(nèi)的電極。然而，它們的實現(xiàn)細節(jié)差異很大，使開發(fā)人員很難找到能夠滿足各種需求的解決方案。這些測量技術(shù)和其他測量技術(shù)具有共同特征，例如使用放置在皮膚上或液體樣本內(nèi)的電極。然而，它們的實現(xiàn)細節(jié)差異很大，使開發(fā)人員很難找到能夠滿足各種需求的解決方案。例如，EDA 測量需要低頻激勵源，通常不超過 200 赫茲 (Hz)，旨在限制激勵信號滲透到人體組織的更深層。通常用雙線電路實現(xiàn)，一對電極之間的皮膚貼片上的電源電壓會感應出一個小電流，該電流隨表皮電導率的變化而波動。例如，EDA 測量需要低頻激勵源，通常不超過 200 赫茲 (Hz)，旨在限制激勵信號滲透到人體組織的更深層。通常用雙線電路實現(xiàn)，一對電極之間的皮膚貼片上的電源電壓會感應出一個小電流，該電流隨表皮電導率的變化而波動。相比之下，BIA 測量通常需要一個四線電路，該電路將低頻激勵與高頻激勵（通常為 50 千赫 (kHz)）相結(jié)合，以到達深層組織層。相比之下，BIA 測量通常需要一個四線電路，該電路將低頻激勵與高頻激勵（通常為 50 千赫 (kHz)）相結(jié)合，以到達深層組織層。電化學測量通常需要另一種配置。這些測量結(jié)合了一個與某些感興趣的化學反應有關(guān)的工作電極，一個用于保持恒定電位的參考電極，以及一個完成電流回路的反電極。電化學測量通常需要另一種配置。