挑戰(zhàn)6：電磁兼容性(ECM)和射頻干擾(RFI)

必須防止ECG子系統(tǒng)受到各種外部和環(huán)境輻射影響。例如，鄰近的醫(yī)療設(shè)備以及環(huán)境中的高頻工業(yè)或消費(fèi)電子設(shè)備，可能產(chǎn)生相當(dāng)大并具有復(fù)雜調(diào)制和傳輸協(xié)議的電場(chǎng)和磁場(chǎng)。干擾信號(hào)可能通過(guò)傳導(dǎo)或輻射發(fā)射到達(dá)ECG前端。

因此，設(shè)計(jì)師必須在設(shè)計(jì)過(guò)程的早期就考慮關(guān)于輻射發(fā)射、輻射敏感性、抗擾度、傳導(dǎo)發(fā)射和傳導(dǎo)敏感性/抗擾性的管制標(biāo)準(zhǔn)。由于全球大氣污染，越來(lái)越難以找到一個(gè)能夠?qū)υO(shè)備進(jìn)行全頻譜測(cè)試的開(kāi)闊試驗(yàn)場(chǎng)地(OATS)。在某些國(guó)家和地區(qū)，現(xiàn)在可以用全高10米的測(cè)試室代替OATS。

系統(tǒng)設(shè)計(jì)師必須與EMC測(cè)試機(jī)構(gòu)合作，按照IEC60601第三版及其衍生標(biāo)準(zhǔn)的規(guī)定，確定基本性能的等級(jí)。在正式通過(guò)無(wú)法被認(rèn)可時(shí)，還必須將讀數(shù)余量規(guī)定為在某一特定頻率具有0.1 dB余量，因?yàn)槎鄠€(gè)地點(diǎn)的OATS與10米測(cè)試室的讀數(shù)之間可能存在高達(dá)±4.0 dB的偏差。通常，8.4 dB余量視為保守要求。

設(shè)計(jì)師應(yīng)當(dāng)檢查ECG的PCB尺寸、連接到系統(tǒng)其余部分的數(shù)字和/或模擬I/O、輸入電源形式、接地和法拉第屏蔽;法拉第屏蔽有助于防止保護(hù)二極管和ECG設(shè)計(jì)中嵌入的其它電流檢測(cè)到輻射發(fā)射。ECG電纜本身在與電纜長(zhǎng)度相關(guān)的特定頻率時(shí)可能發(fā)生諧振。如果這些諧振之一受內(nèi)部時(shí)鐘或ECG設(shè)計(jì)內(nèi)部的發(fā)射極激勵(lì)，設(shè)計(jì)可能難以符合B級(jí)標(biāo)準(zhǔn)。因此，各種電纜上可能需要共模/差分扼流圈和線(xiàn)上鐵氧體電感。

正式測(cè)試之前，設(shè)計(jì)師可以考慮用一系列的電場(chǎng)和磁場(chǎng)探針來(lái)嗅探設(shè)計(jì)，并通過(guò)頻譜分析儀確定輻射頻率和諧波。執(zhí)行一系列預(yù)掃描可以確定熱點(diǎn)頻率的位置及其與限值的接近程度。然后查閱輻射源列表，設(shè)計(jì)師就能確定此發(fā)射極是否需要法拉第屏蔽，或者降低信號(hào)邊沿速度是否就足夠了。系統(tǒng)內(nèi)部的某些電纜可能需要鐵氧體電感或其它濾波器來(lái)抑制諧振或高電平發(fā)射極。

另一種解決方案是選用符合輻射發(fā)射和輸入輻射敏感度要求的高集成度、小型封裝器件。ADAS1000 ECG AFE滿(mǎn)足這些需求，是市場(chǎng)上首款集成導(dǎo)聯(lián)斷開(kāi)檢測(cè)、呼吸監(jiān)測(cè)和起搏器脈沖檢測(cè)的單芯片器件。

結(jié)束語(yǔ)

ECG子系統(tǒng)設(shè)計(jì)需要應(yīng)對(duì)安全和信號(hào)處理方面的眾多挑戰(zhàn)，包括小信號(hào)、寬帶寬要求、電力線(xiàn)和環(huán)境的干擾，以及希望在保持極低功耗的同時(shí)，使用極低噪聲的ECG放大器。設(shè)計(jì)師可以利用豐富的信息資源來(lái)開(kāi)發(fā)安全、可靠、高性能的ECG設(shè)計(jì)。作為信號(hào)處理技術(shù)的領(lǐng)先者，ADI公司提供廣泛的解決方案來(lái)幫助設(shè)計(jì)工程師克服所有主要的ECG挑戰(zhàn)。