使用低靜態電流小型器件準確測量生命體
發布時間:2022-10-25 來源:TI 責任編輯:wenwei
【導讀】眼下,“便攜式未來”似乎近在咫尺,曾經龐大笨重的設備如今已變得輕巧便攜。我在個人電子產品上對此有著親身體會:以前的手機又重又慢,而現在的手機不僅外形纖薄,運行速度快,而且電池壽命也越來越長。
我wo在zai個ge人ren醫yi療liao保bao健jian應ying用yong中zhong也ye看kan到dao了le這zhe一yi趨qu勢shi。現xian在zai不bu需xu要yao去qu看kan醫yi生sheng就jiu可ke以yi檢jian查zha生sheng命ming體ti征zheng,一yi方fang麵mian是shi因yin為wei血xue糖tang監jian測ce儀yi等deng設she備bei的de尺chi寸cun越yue來lai越yue小xiao,可ke以yi放fang在zai掌zhang心xin上shang,而er且qie功gong耗hao越yue來lai越yue低di。為wei了le給gei用yong戶hu提ti供gong反fan應ying靈ling敏min的de生sheng命ming體ti征zheng測ce量liang設she備bei,血xue糖tang監jian測ce儀yi不bu斷duan向xiang功gong耗hao更geng低di且qie電dian池chi壽shou命ming更geng長chang的de趨qu勢shi發fa展zhan。
血糖監測儀是一種功耗超低的設備,並試圖將靜態電流 (Iq) 降到盡可能低的限值,因為它們必須能夠使用同一塊電池(通常是輕巧的 3V 紐扣電池)進行至少 1,000 次測試。由於血糖監測儀開始需要更多的 Bluetooth® 以及其他無線連接(如圖 1 所示),要實現電池壽命足以支持 1,000 次測試已然成為一個問題。這是因為無線連接數量的增加反過來又增加了功耗、降低了電池壽命,因此需要多塊紐扣電池 (220mAh) 甚至 AAA 電池 (1,000mAh),這導致設備的尺寸和重量都有所增加。
圖 1:血糖檢測儀係統圖
解鎖更高精度
隨著係統功耗降低,保持高精度可能成為一項挑戰,必須確保係統精度保持在較高水平;提高精度的一種方法是使用外部電壓基準。外部電壓基準通常是實用的,因為有多項技術(例如模數轉換器的過采樣技術)對基準電壓的要求遠高於典型內部電壓基準所能達到的水平,包括提高初始精度、降低溫度係數、降低噪聲,甚至是不同的電壓基準電平。此類要求通常難以在低功耗應用中實現,但 REF35 電壓基準在低功耗方麵具有出色的規格。它在 µA 以下的基準電平下具有高精度 (0.05%)、低溫度係數 (12ppm/°C) 和 3.3ppm 峰峰值最低噪聲。
低 Iq 電壓基準
REF35 是一種具有超低功耗的精密電壓基準。REF35 係列的最大優勢在於其典型值 650nA 的低電源電流規格,以及在運行狀態時可為 ADC 或數模轉換器 (DAC) 拉出和灌入分別高達 10mA 和 5mA 的電流。這樣一來,REF35 在係統采樣時對整體係統功耗的影響就微乎其微了,如圖 2 所示。
圖 2:總功耗開銷示例(估計百分百)
REF35 係列還提供在 1.024V 和5V 之(zhi)間(jian)的(de)寬(kuan)電(dian)壓(ya)範(fan)圍(wei)選(xuan)項(xiang),對(dui)采(cai)用(yong)紐(niu)扣(kou)電(dian)池(chi)的(de)應(ying)用(yong)大(da)有(you)裨(bi)益(yi)。由(you)於(yu)輸(shu)出(chu)電(dian)壓(ya)範(fan)圍(wei)寬(kuan),您(nin)可(ke)選(xuan)擇(ze)適(shi)當(dang)的(de)電(dian)壓(ya)基(ji)準(zhun)來(lai)更(geng)好(hao)地(di)利(li)用(yong)完(wan)整(zheng)的(de)滿(man)量(liang)程(cheng)信(xin)號(hao),從(cong)而(er)靈(ling)活(huo)使(shi)用(yong) ADC。更高的輸出電壓也支持您靈活地為超低功耗 ADC 供電,如使用 AVDD 作為電壓基準的 ADS7042。
實現低靜態電流的方式不止一種
除 REF35 係列外,TI 品類豐富的低功耗電壓基準產品係列還包括多種選項,提供更多降低功耗的方法,其中一個方法是利用 REF3425 的使能功能,限製器件處於運行狀態時的功耗。這是 TI REF3425 的一個特性,該器件是一個高精度電壓基準,可在關斷模式下實現 2.5µA 的Iq。也可以使用負載開關關閉係統的各個部分來降低 Iq,從而進一步降低血糖監測儀的待機電流。圖 3 顯示了幾種常見的低功耗電壓基準的功耗。
圖 3:幾種 TI 電壓基準的典型Iq
2.90mm × 1.5mm SOT23-3 電壓基準
REF35 也常用於連續采樣的低功耗監測儀,如氣體分析儀、個人輻射檢測儀和煙霧探測器。此類低功耗應用在實現每分鍾連續采樣(多達數百次)的同時,仍能保持較小的電池外形尺寸。例如,由於輻射探測器的工作溫度條件惡劣,REF35 在 –40°C 至 105°C 的溫度範圍內具有 12ppm/°C 的低溫漂,可確保在整個溫度範圍內提供精密基準。此外,REF35 采用小尺寸 2.90mm × 1.5mm DBV 封裝,如圖 4 所示。由於外形尺寸小,您還可以靈活地添加無源器件進行額外噪聲濾除,而且比典型的 SOT23-3 封裝仍要小。
圖 4:采用 SOT-23 6 引腳封裝的 REF35
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