一種基于血氧飽和度測量的鼾病自治的閉環(huán)控制電路的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種基于血氧飽和度測量的鼾病自治的閉環(huán)控制電路，包括電源電路、血氧飽和度采集信號電路I、信號調(diào)理電路Ⅱ、數(shù)模轉(zhuǎn)換電路Ⅲ、主控單元電路Ⅳ、OLED顯示模塊電路Ⅴ、通信模塊電路Ⅵ和電流脈沖產(chǎn)生電路Ⅶ；電源電路包括+5V輸出電源電路、+4.5V基準(zhǔn)電壓電路、+3.3V基準(zhǔn)電壓電路和+2.5V基準(zhǔn)電壓電路。本發(fā)明實(shí)現(xiàn)了基于血氧飽和度測量的鼾病自治系統(tǒng)的閉環(huán)控制電路。利用了光電傳感器的高靈敏度，高準(zhǔn)確度等特點(diǎn)。在信號調(diào)理電路中，選擇了低噪聲，低失調(diào)的運(yùn)算放大器芯片與高精度的模數(shù)轉(zhuǎn)換芯片來提高血氧飽和度信號的分辨率。
【專利說明】
一種基于血氧飽和度測量的鼾病自治的閉環(huán)控制電路
技術(shù)領(lǐng)域
[0001] 本發(fā)明屬于醫(yī)療電子技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種基于血氧飽和度測量的鼾病自治的 閉環(huán)控制電路。
【背景技術(shù)】：
[0002] 睡覺時(shí)打鼾是常見且令人頭痛的現(xiàn)象，由于聲門上氣道阻塞、狹窄引起打鼾，睡眠 時(shí)呼吸暫停，導(dǎo)致血氧飽和度下降，這樣會誘發(fā)高血壓、心肌梗死，嚴(yán)重的可導(dǎo)致大腦缺氧， 并累及全身各個(gè)臟器。由于成因復(fù)雜，其診斷與治療方法有多種。目前主要有3種治療鼾癥 的方法:藥物;手術(shù);呼吸儀器協(xié)助。藥物被臨床實(shí)踐證明是無效的；手術(shù)很多人不愿做，且 部分手術(shù)的遠(yuǎn)期療效不確定;第三種方法昂貴麻煩，且有些病人不能耐受。而使用止鼾器可 以達(dá)到治本的效果。本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)在于攜帶方便，交互性強(qiáng)，檢測精準(zhǔn)，方法先進(jìn)、可靠，采 用生理療法無副作用。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003] 本發(fā)明針對現(xiàn)有技術(shù)的不足，提出了一種基于血氧飽和度測量的鼾病自治的閉環(huán) 控制電路。
[0004] -種基于血氧飽和度測量的鼾病自治的閉環(huán)控制電路，包括電源電路、血氧飽和 度采集信號電路I、信號調(diào)理電路II、數(shù)模轉(zhuǎn)換電路m、主控單元電路IV、0LED顯示模塊電路 V、通信模塊電路VI和電流脈沖產(chǎn)生電路W;電源電路包括+5V輸出電源電路、+4.5V基準(zhǔn)電 壓電路、+3.3V基準(zhǔn)電壓電路和+2.5V基準(zhǔn)電壓電路。0LED顯示模塊電路上的SS、SCK、MI S0、 M0SI引腳分別和主控芯片IC15的20腳，21腳，22腳，23腳相連。
[0005] +5V輸出電源電路包括開關(guān)電源芯片IC1、第一非極性電容C1、第二非極性電容C2、 第三非極性電容C3、第四非極性電容C4、第五非極性電容C5、第一極性電容Cpl、第二極性電 容Cp2、第一電阻R1、第二電阻R2、第三電阻R3、第一肖特基二極管D1和第一電感L1。開關(guān)電 源芯片IC1的7腳、第一非極性電容C1的一端、第二非極性電容C2的一端和第三非極性電容 C3的一端接+9V的輸入電壓。
[0006] 開關(guān)電源芯片IC1的6腳、第一非極性電容C1的另一端、第二非極性電容C2的另一 端、第三非極性電容C3的另一端、第二電阻R2的一端、第一極性電容Cp 1的負(fù)極、第二極性電 容Cp2的負(fù)極和第五非極性電容C5的一端都接地;開關(guān)電源芯片IC1的2腳，3腳，5腳都懸空。 開關(guān)電源芯片IC1的1腳接第四非極性電容C4的一端。開關(guān)電源芯片IC1的8腳、第四非極性 電容C4的另一端、第一肖特基二極管D1的陰極接第一電感L1的一端，第一電感L1的另一端、 第一電阻R1的一端、第一極性電容Cpl的正極、第二極性電容Cp2的正極、第五非極性電容C5 的一端接第三電阻R3的一端。第三電阻R3的另一端作為電壓+5V的輸出端。第一肖特基二極 管D1的陽極接地。第一電阻R1的另一端、第二電阻R2的另一端接開關(guān)電源芯片IC1的4腳。開 關(guān)電源芯片IC1采用德州儀器公司的電源芯片TPS5420。
[0007] +4.5V基準(zhǔn)電壓電路包括第一基準(zhǔn)電壓芯片IC2,第一運(yùn)算放大器芯片IC3,第六非 極性電容C6,第七非極性電容C7,第八非極性電容C8,第九非極性電容C9,第十非極性電容 C10,第四電阻R4。
[0008] 第一基準(zhǔn)電壓芯片IC2的2腳和第六非極性電容C6的一端接電源電路的+5V電源輸 出端，第一基準(zhǔn)電壓芯片IC2的4腳和第六非極性電容C6的另一端接地，第一基準(zhǔn)電壓芯片 IC2的5腳通過第七非極性電容C7接地，第一基準(zhǔn)電壓芯片IC2的6腳和第四電阻R4的一端連 接后通過第八非極性電容C8接地;第四電阻R4的另一端、第九非極性電容C9的一端接第一 運(yùn)算放大器芯片IC3的3腳，第一運(yùn)算放大器芯片IC3的2腳、第九非極性電容C9的另一端接 地;第一運(yùn)算放大器芯片IC3的5腳與第十非極性電容電容C10的一端連接后接電源電路的+ 5V電源輸出端，第十非極性電容C10的另一端接地;第一運(yùn)算放大器芯片IC3的1腳和4腳連 接，作為+4.5V基準(zhǔn)電壓輸出端。第一基準(zhǔn)電壓芯片IC2采用德州儀器的基準(zhǔn)電壓芯片 REF5045,第一運(yùn)算放大器芯片IC3采用德州儀器的精密運(yùn)放芯片0PA376。
[0009] +3.3V基準(zhǔn)電壓電路包括第一線性穩(wěn)壓器芯片IC4,第三極性電容Cp3,第四極性電 容Cp4,第^^一非極性電容C11，第十二非極性電容C12,第五電阻R5和第六電阻R6。
[0010] 線性穩(wěn)壓器芯片IC4的3腳、第三極性電容Cp3的正極和第^^一非極性電容C11的一 端接電源電路的+5V電源輸出端。線性穩(wěn)壓器芯片IC4的1腳、第三極性電容Cp3的負(fù)極和第 十一非極性電容C11的另一端都接地。第一線性穩(wěn)壓器芯片IC4的2腳、4腳、第四極性電容 Cp4的正極、第十二非極性電容C12的一端和第五電阻R5的一端接到一起并通過第六電阻R6 接到+3.3V基準(zhǔn)電壓輸出端。第五電阻R5的另一端接到發(fā)光二極管LED1的陽極。第四極性電 容Cp4的負(fù)極、第十二非極性電容C12的另一端和第一發(fā)光二極管LED1的陰極都接地。第一 線性穩(wěn)壓器芯片IC4采用德州儀器的基準(zhǔn)電壓芯片REF5045;
[0011] +2.5V基準(zhǔn)電壓電路包括第二基準(zhǔn)電壓芯片IC5，第二運(yùn)算放大器芯片IC6，第十三 非極性電容C13,第十四非極性電容C14,第十五非極性電容C15,第十六非極性電容C16,第 十七非極性電容C17和第七電阻R7。
[0012] 第二基準(zhǔn)電壓芯片IC5的2腳和第十三非極性電容C13的一端接電源電路的+5V電 源輸出端，第二基準(zhǔn)電壓芯片IC5的4腳和第十三非極性電容C13的另一端接地，第二基準(zhǔn)電 壓芯片IC5的5腳通過第十四非極性電容C14接地，第二基準(zhǔn)電壓芯片IC5的6腳和第七電阻 R7的一端連接后通過第十五非極性電容C15接地;第七電阻R7的另一端、第十六非極性電容 C16的一端接第二運(yùn)算放大器芯片IC6的3腳，第二運(yùn)算放大器芯片IC6的2腳、第十六非極性 電容C16的另一端接地;第二運(yùn)算放大器芯片IC6的5腳與第十七非極性電容C17的一端連接 后接電源電路的+5V電源輸出端，第十七非極性電容C17的另一端接地;第二運(yùn)算放大器芯 片IC6的1腳和4腳連接，作為+4.5V基準(zhǔn)電壓輸出端。第二基準(zhǔn)電壓芯片IC5采用德州儀器的 基準(zhǔn)電壓芯片REF5045,第二運(yùn)算放大器芯片IC6采用德州儀器的精密運(yùn)放芯片0PA376。
[0013] 電流脈沖產(chǎn)生電路包括時(shí)基集成芯片IC7,第十八非極性電容C18,第十九非極性 電容C19,第二十非極性電容C20,第八電阻R8,第九電阻R9,第十電阻R10,第^^一電阻R11， 第十二電阻R12,第十三電阻R13,第一三極管VI，第二三極管V2,第二肖特基二極管D2,第三 肖特基二極管D3、第一開關(guān)K1、脈沖變壓器T和9V電池。
[0014]第一開關(guān)K1的一端，第八電阻R8的一端、第九電阻R9的一端、第一三極管VI的集電 極、第二三極管V2的集電極連接到時(shí)基集成芯片IC7的8腳。第一開關(guān)K1的另一端接到電池 的正極。第八電阻R8的另一端接第十八非極性電容C18的一端，第十八非極性電容C18的另 一端，第九電阻R9的另一端接到第一三極管VI的基極。三極管VI的發(fā)射極、第十電阻R10的 一端，第十九非極性電容C19的一端接到第二三極管V2的基極。第二三極管V2的發(fā)射極與第 十一電阻R11連接后，接到時(shí)基集成芯片IC7的4腳。第十二電阻R12的另一端和第十三電阻 R13的一端連接后接到時(shí)基集成芯片IC7的7腳。第十三電阻R13的另一端、第二十非極性電 容C20的一端接到時(shí)基集成芯片IC7的2腳和6腳。第十電阻R10的另一端、第十九非極性電容 C19的另一端、第十一電阻R11的另一端、第二十非極性電容C20的另一端、時(shí)基集成芯片IC7 的1腳和5腳都連接到電池的負(fù)極。第二肖特基二極管D2的陽極接到時(shí)基集成芯片IC7的3 腳，第二肖特基二極管D2的陰極、第三肖特基二極管D3的陰極接到脈沖變壓器T的原邊的一 端。第三肖特基二極管D3的另一端與脈沖變壓器T的另一端相連后再接到時(shí)基集成芯片的5 腳。時(shí)基集成芯片IC7采用美國西格尼蒂克斯公司的Tmer NE555雙極型時(shí)基電路；
[0015]血氧飽和度采集電路主要包括第二線性穩(wěn)壓芯片IC8,第三運(yùn)算放大器芯片IC9， 光電傳感器芯片IC10,第二^^一非極性電容C21，第二十二非極性電容C22,第十四電阻R14， 第十五電阻R15,第十六電阻R16,第十七電阻R17,第四肖特基二極管D4,發(fā)光二極管D5。第 二線性穩(wěn)壓芯片IC8的2腳接正15V，3腳接地，1腳作為電壓輸出與第十四電阻R14的一端相 接。
[0016] 第十四電阻R14的另一端、第十五電阻R15的一端、第二^ 非極性電容C21的一端 接到第三運(yùn)算放大器芯片IC9的3腳。第十五電阻R15的另一端和第二^^一非極性電容C21的 另一端相連后接地。第三運(yùn)算放大器芯片IC9的7腳接正15V，4腳接地。第二十二非極性電容 C22的一端、第十六電阻電阻R16的一端接到第三運(yùn)算放大芯片IC9的2腳。第二十二非極性 電容C22的另一端，第十七電阻R17的一端接到第三運(yùn)算放大器芯片IC9的1腳。第十七電阻 R17的另一端和第四肖特基二極管D4的陰極、發(fā)光二極管D5的陽極相連接。第四肖特基二極 管D4的陽極和發(fā)光二極管D5的陰極都接地。光電傳感器芯片IC10的4腳和5腳相連接后接第 十六電阻R16的另一端。光電傳感器芯片IC10的3腳和8腳都接地。第二線性穩(wěn)壓芯片IC8采 用德州儀器公司的電源芯片REF102。第三運(yùn)算放大器芯片IC9采用德州儀器公司的精密放 大器芯片0PA627。光電傳感器芯片IC10米用德州儀器公司的一款模擬的光電傳感器 OPTlOlo
[0017] 血氧飽和度信號調(diào)理電路主要包括第四運(yùn)算放大器芯片IC11、第五運(yùn)算放大器芯 片IC12、第二十三非極性電容C23、第二十四非極性電容C24、第十八電阻R18、第十九電阻 R19、第二十電阻R20、第二^^一電阻R21、第二十二電阻R22、第二十三電阻R23、第二十四電 阻R24、第二十五電阻R25。
[0018] 第十八電阻R18的一端和第十九電阻R19的一端接第四運(yùn)算放大器芯片IC11的2 腳。第十八電阻R18的另一端作為光電傳感器的輸入端。第十八電阻R18的另一端接電壓輸 出電路的+4.5V基準(zhǔn)電壓輸出端。第二^^一電阻R21的一端接第四運(yùn)算放大器芯片IC11的3 腳，另一端接地。第二十電阻R20的一端接第四運(yùn)算放大器芯片IC11的2腳，另一端接第四運(yùn) 算放大器芯片IC11的1腳，作為電壓轉(zhuǎn)換電路的輸出。第四運(yùn)算放大器芯片IC11的8腳接輸 出電源電路的+5V電源輸出端，4腳接地。第二十二電阻R22的一端接第四運(yùn)算放大器芯片 IC11的1腳，第二十二電阻R22的另一端和第二十三電阻R23的一端、第二十三非極性電容 C23的一端相連接作為低通濾波電路的輸入端。第二十三電阻R23的另一端、第二十四非極 性電容C24的一端和第五運(yùn)算放大器芯片IC12的3腳連接，第二十四非極性電容C24的另一 端接地。第二十四電阻R24的一端和第二十五電阻R25的一端接第五運(yùn)算放大器芯片IC12的 2腳，第二十四電阻R24的另一端接地。第二十五電阻R25的另一端和第二十三非極性電容 C23的另一端接第五運(yùn)算放大器芯片IC12的1腳，作為信號調(diào)理電路的輸出端。第四運(yùn)算放 大器芯片IC11、第五運(yùn)算放大器芯片IC12分別采用德州儀器公司的高精密運(yùn)放芯片 0PA2367和0PA376。
[0019]數(shù)模轉(zhuǎn)換電路包括模數(shù)轉(zhuǎn)換芯片IC13、第五極性電容Cp5、第六極性電容Cp6、第七 極性電容Cp7、第二十五非極性電容C25、第二十六非極性電容C26、第二十七非極性電容 C27、第二十八非極性電容C28、第二十九非極性電容C29、第三十非極性電容C30、第二十六 電阻R26、第二十七電阻R27、第二十八電阻R28、第二十九電阻R29、第三十電阻R30、第三十 一電阻R31、第三十二電阻R32、第三十三電阻R33和第一晶振Y1。
[0020] 第二十六電阻R26的一端、第五極性電容Cp5的正極、第二十五非極性電容C25的一 端、第二十六非極性電容C26的一端接模數(shù)轉(zhuǎn)換芯片IC13的4腳，第二十六電阻R26的另一端 接電源電路的+2.5V參考電壓輸出端，第二十七電阻R27的一端、第五極性Cp5的負(fù)極、第二 十五非極性電容C25的另一端、第二十六非極性電容C26的另一端接模數(shù)轉(zhuǎn)換芯片IC13的3 腳，第二十七電阻R27的另一端接地;模數(shù)轉(zhuǎn)換芯片IC13的1腳、第六極性電容Cp6的正極和 第二十七非極性電容C27的一端接電源電路的+5V電源輸出端，第六極性電容Cp6的負(fù)極和 第二十七非極性電容C27的另一端接地;模數(shù)轉(zhuǎn)換芯片IC13的8腳與信號調(diào)理電路的輸出端 連接;模數(shù)轉(zhuǎn)換芯片IC13的5腳通過電阻R33與電源電路的+2.5V參考電壓輸出端連接，模數(shù) 轉(zhuǎn)換芯片IC13的2腳接地;模數(shù)轉(zhuǎn)換芯片IC13的14腳、15腳、16腳、第三十非極性電容C30的 一端、第七極性電容Cp7的正極接電源電路的+3.3V電源輸出端，模數(shù)轉(zhuǎn)換芯片IC13的17腳、 第三十非極性電容C30的另一端、第七極性電容Cp7的負(fù)極接地;第一晶振Y1的一端和第二 十八非極性電容C28的一端接模數(shù)轉(zhuǎn)換芯片IC13的19腳，第一晶振Y1的另一端和第二十九 非極性電容C29的一端接模數(shù)轉(zhuǎn)換芯片IC13的18腳，第二十八非極性電容C28的另一端和第 二十九非極性電容C29的另一端接地;第二十八電阻R28的一端接模數(shù)轉(zhuǎn)換芯片IC13的24 腳，第二十九電阻R29的一端接模數(shù)轉(zhuǎn)換芯片IC13的23腳，第三十電阻R30的一端接模數(shù)轉(zhuǎn) 換芯片IC13的22腳，第三^^一電阻R31的一端接模數(shù)轉(zhuǎn)換芯片IC13的21腳，第三十二電阻 R32的一端接模數(shù)轉(zhuǎn)換芯片IC13的20腳，第三^^一電阻R31的另一端接地;模數(shù)轉(zhuǎn)換芯片 IC13采用德州儀器公司的24位高精度模數(shù)轉(zhuǎn)換芯片ADS1256。
[0021]所述的通信電路模塊包括無線通信芯片IC14、第三十一非極性電容C31、第三十四 電阻R34、第三十五電阻R35、第三十六電阻R36和接口 J1。
[0022] 第三十四電阻R34的一端接電源電路的+3.3V電壓輸出端，第三十四電阻R34的另 一端和第三十一非極性電容C31的一端連接到無線通信芯片IC14的1腳。第三十一非極性電 容C31的另一端接地。第三十五電阻R35的一端和無線通信芯片IC14的8腳接電源電路的+ 3.3V電壓輸出端。無線通信芯片IC14的16腳接主控芯片IC15的15腳，無線通信芯片IC14的 15腳接主控芯片IC15的17腳。第三十六電阻R36的一端接無線通信芯片IC14的10腳，第三十 六電阻R36的另一端、無線通信芯片IC14的9腳，接PJ1的2腳都接到地，接PJ1的1腳接無線 通信芯片IC14的12腳。無線通信芯片IC14采用樂鑫公司的ESP8266芯片。
[0023] 主控電路包括主控芯片IC15、第三十二非極性電容C32、第三十三非極性電容C33、 第三十四非極性電容C34、第三十五非極性電容C35、第三十六非極性電容C36、第三十七電 阻R37、第三十八電阻R38、第三十九電阻R39、第四十電阻R40、第二晶振Y2、第三晶振Y3、紐 扣電池 ΒΤ1、第二開關(guān)Κ2和發(fā)光二極管LED2。
[0024]第三十二非極性電容C32的一端和第二晶振Υ2的一端接主控芯片IC15的5腳，第三 十三非極性電容C33的一端和第二晶振Υ2的另一端接主控芯片IC15的6腳，第三十二非極性 電容C32的另一端和第三十三非極性電容C33的另一端接地，第三十八電阻R38的一端接主 控芯片IC6的60腳，另一端接地;第三十七電阻R37的一端、第三十四非極性電容C34的一端、 第二開關(guān)Κ2的一端接主控芯片IC15的7腳，第三十七電阻R37的另一端接電源電路的+3.3V 電源輸出端，第三十四非極性電容C34的另一端和第二開關(guān)Κ2的另一端相連后接地;主控芯 片IC15的1腳接紐扣電池 ΒΤ1的正極，紐扣電池 ΒΤ1的負(fù)極接地，主控芯片IC15的3 2腳、48腳、 64腳、19腳、13腳都接電源電路的+3.3V電源輸出端，主控芯片IC15的31腳、47腳、63腳、18 腳、12腳都接地;主控芯片IC15的30腳通過第三十九電阻R39接發(fā)光二極管LED2的正極，發(fā) 光二極管LED2的負(fù)極接地;第三十五非極性電容C35的一端、第四十電阻R40的一端、第三晶 振Υ3的一端接主控芯片IC15的3腳，第三十六非極性電容C36的一端、第四十電阻R40的另一 端、第三晶振Υ3的另一端接主控芯片IC15的4腳，第三十五非極性電容C35的另一端和第三 十六非極性電容C36的另一端連接后接地;主控芯片IC15的34腳接數(shù)模轉(zhuǎn)換電路中第二十 八電阻R28的另一端，35腳接數(shù)模轉(zhuǎn)換電路中第三十電阻R30的另一端，36腳接數(shù)模轉(zhuǎn)換電 路中地二十九電阻R29的另一端，38腳接數(shù)模轉(zhuǎn)換電路中第三十一電阻R31的另一端;主控 芯片IC13的20腳、21引腳、22引腳、23引腳分別為片上外設(shè)SPI1的NSS、SCLK、MIS0、M0SH_ 輸出端，與TF卡的SPI總線連接;主控芯片IC15采用意法半導(dǎo)體公司的STM32F103RCT6芯片。
[0025] 本發(fā)明實(shí)現(xiàn)了基于血氧飽和度測量的鼾病自治系統(tǒng)的閉環(huán)控制電路。利用了光電 傳感器的高靈敏度，高準(zhǔn)確度等特點(diǎn)。在信號調(diào)理電路中，選擇了低噪聲，低失調(diào)的運(yùn)算放 大器芯片與高精度的模數(shù)轉(zhuǎn)換芯片來提高血氧飽和度信號的分辨率。
【附圖說明】：
[0026] 圖1為本發(fā)明電路的整體框圖；
[0027]圖2為+5V輸出電源電路的電路圖；
[0028]圖3為+4.5V輸出電源電路的電路圖；
[0029]圖4為+3.3V輸出電源電路的電路圖；
[0030]圖5為+2.5V輸出電源電路的電路圖；
[0031] 圖6為電流脈沖產(chǎn)生電路的電路圖；
[0032] 圖7為血氧飽和度信號采集電路圖；
[0033] 圖8為血氧飽和度信號調(diào)理電路的電路圖；
[0034]圖9為信號采集電路中的數(shù)模轉(zhuǎn)換電路的電路圖；
[0035]圖10為通信模塊的電路圖；
[0036] 圖11為主控電路的電路圖。
【具體實(shí)施方式】：
[0037]如圖1所示，一種基于血氧飽和度測量的鼾病自治的閉環(huán)控制電路，包括電源電 路、血氧飽和度采集信號電路I、信號調(diào)理電路II、數(shù)模轉(zhuǎn)換電路m、主控單元電路IV、0LED 顯示模塊電路V、通信模塊電路VI和電流脈沖產(chǎn)生電路νπ;電源電路包括+5V輸出電源電 路、+4.5V基準(zhǔn)電壓電路、+3.3V基準(zhǔn)電壓電路和+2.5V基準(zhǔn)電壓電路。OLED顯示模塊電路上 的33、30(、1130、1031引腳分別和主控單元的20腳，21腳，22腳，23腳相連。
[0038] 如圖2所示，+5V輸出電源電路包括開關(guān)電源芯片IC1、第一非極性電容C1、第二非 極性電容C2、第三非極性電容C3、第四非極性電容C4、第五非極性電容C5、第一極性電容 Cpl、第二極性電容Cp2、第一電阻R1、第二電阻R2、第三電阻R3、第一肖特基二極管D1和第一 電感L1。開關(guān)電源芯片IC1的7腳、第一非極性電容C1的一端、第二非極性電容C2的一端和第 三非極性電容C3的一端接+9V的輸入電壓。開關(guān)電源芯片IC1的6腳、第一非極性電容C1的另 一端、第二非極性電容C2的另一端、第三非極性電容C3的另一端、第二電阻R2的一端、第一 極性電容Cpl的負(fù)極、第二極性電容Cp2的負(fù)極和第五非極性電容C5的一端都接地;開關(guān)電 源芯片IC1的2腳，3腳，5腳都懸空。開關(guān)電源芯片IC1的1腳接第四非極性電容C4的一端。開 關(guān)電源芯片IC1的8腳、第四非極性電容C4的另一端、第一肖特基二極管D1的陰極接第一電 感L1的一端，第一電感L1的另一端、第一電阻R1的一端、第一極性電容Cp 1的正極、第二極性 電容Cp2的正極、第五非極性電容C5的一端接第三電阻R3的一端。第三電阻R3的另一端作為 電壓+5V的輸出端。第一肖特基二極管D1的陽極接地。第一電阻R1的另一端、第二電阻R2的 另一端接開關(guān)電源芯片IC1的4腳。開關(guān)電源芯片IC1采用德州儀器公司的電源芯片 TPS5420。
[0039] 如圖3所示，+4.5V基準(zhǔn)電壓電路包括第一基準(zhǔn)電壓芯片IC2,第一運(yùn)算放大器芯片 IC3,第六非極性電容C6,第七非極性電容C7,第八非極性電容C8,第九非極性電容C9,第十 非極性電容C10,第四電阻R4。第一基準(zhǔn)電壓芯片IC2的2腳和第六非極性電容C6的一端接電 源電路的+5V電源輸出端，第一基準(zhǔn)電壓芯片IC2的4腳和第六非極性電容C6的另一端接地， 第一基準(zhǔn)電壓芯片IC2的5腳通過第七非極性電容C7接地，第一基準(zhǔn)電壓芯片IC2的6腳和第 四電阻R4的一端連接后通過第八非極性電容C8接地;第四電阻R4的另一端、第九非極性電 容C9的一端接第一運(yùn)算放大器芯片IC3的3腳，第一運(yùn)算放大器芯片IC3的2腳、第九非極性 電容C9的另一端接地;第一運(yùn)算放大器芯片IC3的5腳與第十非極性電容電容C10的一端連 接后接電源電路的+5V電源輸出端，第十非極性電容C10的另一端接地;第一運(yùn)算放大器芯 片IC3的1腳和4腳連接，作為+4.5V基準(zhǔn)電壓輸出端。第一基準(zhǔn)電壓芯片IC2采用德州儀器的 基準(zhǔn)電壓芯片REF5045,第一運(yùn)算放大器芯片IC3采用德州儀器的精密運(yùn)放芯片0PA376。
[0040] 如圖4所示，+3.3V基準(zhǔn)電壓電路包括第一線性穩(wěn)壓器芯片IC4,第三極性電容Cp3， 第四極性電容Cp4,第^^一非極性電容C11，第十二非極性電容C12,第五電阻R5和第六電阻 R6。線性穩(wěn)壓器芯片IC4的3腳、第三極性電容Cp3的正極和第^^一非極性電容C11的一端接 電源電路的+5V電源輸出端。線性穩(wěn)壓器芯片IC4的1腳、第三極性電容Cp3的負(fù)極和第^^一 非極性電容C11的另一端都接地。第一線性穩(wěn)壓器芯片IC4的2腳、4腳、第四極性電容Cp4的 正極、第十二非極性電容C12的一端和第五電阻R5的一端接到一起并通過第六電阻R6接到+ 3.3V基準(zhǔn)電壓輸出端。第五電阻R5的另一端接到發(fā)光二極管LED1的陽極。第四極性電容Cp4 的負(fù)極、第十二非極性電容Cl 2的另一端和第一發(fā)光二極管LED1的陰極都接地。
[0041] 如圖5所示，+2.5V基準(zhǔn)電壓電路包括第二基準(zhǔn)電壓芯片IC5,第二運(yùn)算放大器芯片 IC6，第十三非極性電容C13，第十四非極性電容C14，第十五非極性電容C15，第十六非極性 電容C16,第十七非極性電容C17和第七電阻R7。第二基準(zhǔn)電壓芯片IC5的2腳和第十三非極 性電容C13的一端接電源電路的+5V電源輸出端，第二基準(zhǔn)電壓芯片IC5的4腳和第十三非極 性電容C13的另一端接地，第二基準(zhǔn)電壓芯片IC5的5腳通過第十四非極性電容C14接地，第 二基準(zhǔn)電壓芯片IC5的6腳和第七電阻R7的一端連接后通過第十五非極性電容C15接地;第 七電阻R7的另一端、第十六非極性電容C16的一端接第二運(yùn)算放大器芯片IC6的3腳，第二運(yùn) 算放大器芯片IC6的2腳、第十六非極性電容C16的另一端接地;第二運(yùn)算放大器芯片IC6的5 腳與第十七非極性電容C17的一端連接后接電源電路的+5 V電源輸出端，第十七非極性電容 C17的另一端接地;第二運(yùn)算放大器芯片IC6的1腳和4腳連接，作為+4.5V基準(zhǔn)電壓輸出端。 第二基準(zhǔn)電壓芯片IC5采用德州儀器的基準(zhǔn)電壓芯片REF5045,第二運(yùn)算放大器芯片IC6采 用德州儀器的精密運(yùn)放芯片0PA376。
[0042]如圖6所示，電流脈沖產(chǎn)生電路包括時(shí)基集成芯片IC7,第十八非極性電容C18,第 十九非極性電容C19,第二十非極性電容C20,第八電阻R8,第九電阻R9,第十電阻R10,第十 一電阻R11，第十二電阻R12,第十三電阻R13,第一三極管VI，第二三極管V2,第二肖特基二 極管D2，第三肖特基二極管D3、第一開關(guān)K1、脈沖變壓器T和9V電池。第一開關(guān)K1的一端，第 八電阻R8的一端、第九電阻R9的一端、第一三極管VI的集電極、第二三極管V2的集電極連接 到時(shí)基集成芯片IC7的8腳。第一開關(guān)K1的另一端接到電池的正極。第八電阻R8的另一端接 第十八非極性電容C18的一端，第十八非極性電容C18的另一端，第九電阻R9的另一端接到 第一三極管VI的基極。三極管VI的發(fā)射極、第十電阻R10的一端，第十九非極性電容C19的一 端接到第二三極管V2的基極。第二三極管V2的發(fā)射極與第^^一電阻R11連接后，接到時(shí)基集 成芯片IC7的4腳。第十二電阻R12的另一端和第十三電阻R13的一端連接后接到時(shí)基集成芯 片IC7的7腳。第十三電阻R13的另一端、第二十非極性電容C20的一端接到時(shí)基集成芯片IC7 的2腳和6腳。第十電阻R10的另一端、第十九非極性電容C19的另一端、第十一電阻電阻R11 的另一端、第二十非極性電容C20的另一端、時(shí)基集成芯片IC7的1腳和5腳都連接到電池的 負(fù)極。第二肖特基二極管D2的陽極接到時(shí)基集成芯片IC7的3腳，第二肖特基二極管D2的陰 極、第三肖特基二極管D3的陰極接到脈沖變壓器T的原邊的一端。第三肖特基二極管D3的另 一端與脈沖變壓器T的另一端相連后再接到時(shí)基集成芯片的5腳。轉(zhuǎn)換出來的電信號經(jīng)三極 管VI和V2放大后，加至?xí)r基集成芯片IC7的4腳，使刺激脈沖產(chǎn)生器電路工作，產(chǎn)生高電平， 高電平經(jīng)過脈沖變壓器T，產(chǎn)生類似針刺電脈沖，此脈沖電壓通過電極加在打鼾者身體的某 部位，刺激打鼾者、使其改變睡姿。時(shí)基集成芯片IC7采用美國西格尼蒂克斯公司的Tmer NE555雙極型時(shí)基電路，體積小，脈沖強(qiáng)度大。作振蕩使用時(shí)，輸出的脈沖的最高頻率可達(dá) 500千赫。
[0043]如圖7所示，血氧飽和度采集電路主要包括第二線性穩(wěn)壓芯片IC8,第三運(yùn)算放大 器芯片IC9,光電傳感器芯片IC10,第二^^一非極性電容C21，第二十二非極性電容C22,第十 四電阻R14,第十五電阻R15,第十六電阻R16,第十七電阻R17,第四肖特基二極管D4,發(fā)光二 極管D5。第二線性穩(wěn)壓芯片IC8的2腳接正15V，3腳接地，1腳作為電壓輸出與第十四電阻R14 的一端相接。第十四電阻R14的另一端、第十五電阻R15的一端、第二^ 非極性電容C21的 一端接到第三運(yùn)算放大器芯片IC9的3腳。第十五電阻R15的另一端和第二^^一非極性電容 C21的另一端相連后接地。第三運(yùn)算放大器芯片IC9的7腳接正15V，4腳接地。第二十二非極 性電容C22的一端、第十六電阻電阻R16的一端接到第三運(yùn)算放大芯片IC9的2腳。第二十二 非極性電容C22的另一端，第十七電阻R17的一端接到第三運(yùn)算放大器芯片IC9的1腳。第十 七電阻R17的另一端和第四肖特基二極管D4的陰極、發(fā)光二極管D5的陽極相連接。第四肖特 基二極管D4的陽極和發(fā)光二極管D5的陰極都接地。光電傳感器芯片IC10的4腳和5腳相連接 后接第十六電阻R16的另一端。光電傳感器芯片IC10的3腳和8腳都接地。第二線性穩(wěn)壓芯片 IC8采用德州儀器公司的電源芯片REF102。第三運(yùn)算放大器芯片IC9采用德州儀器公司的精 密放大器芯片0PA627。光電傳感器芯片IC10米用德州儀器公司的一款模擬的光電傳感器 OPTlOlo
[0044] 如圖8所示，血氧飽和度信號調(diào)理電路主要包括第四運(yùn)算放大器芯片IC11、第五運(yùn) 算放大器芯片IC12、第二十三非極性電容C23、第二十四非極性電容C24、第十八電阻R18、第 十九電阻R19、第二十電阻R20、第二^^一電阻R21、第二十二電阻R22、第二十三電阻R23、第 二十四電阻R24、第二十五電阻R25。第十八電阻R18的一端和第十九電阻R19的一端接第四 運(yùn)算放大器芯片IC11的2腳。第十八電阻R18的另一端作為光電傳感器的輸入端。第十八電 阻R18的另一端接電壓輸出電路的+4.5V基準(zhǔn)電壓輸出端。第二十一電阻R21的一端接第四 運(yùn)算放大器芯片IC11的3腳，另一端接地。第二十電阻R20的一端接第四運(yùn)算放大器芯片 IC11的2腳，另一端接第四運(yùn)算放大器芯片IC11的1腳，作為電壓轉(zhuǎn)換電路的輸出。第四運(yùn)算 放大器芯片IC11的8腳接輸出電源電路的+5V電源輸出端，4腳接地。第二十二電阻R22的一 端接第四運(yùn)算放大器芯片IC11的1腳，第二十二電阻R22的另一端和第二十三電阻R23的一 端、第二十三非極性電容C23的一端相連接作為低通濾波電路的輸入端。第二十三電阻R23 的另一端、第二十四非極性電容C24的一端和第五運(yùn)算放大器芯片IC12的3腳連接，第二十 四非極性電容C24的另一端接地。第二十四電阻R24的一端和第二十五電阻R25的一端接第 五運(yùn)算放大器芯片IC12的2腳，第二十四電阻R24的另一端接地。第二十五電阻R25的另一端 和第二十三非極性電容C23的另一端接第五運(yùn)算放大器芯片IC12的1腳，作為信號調(diào)理電路 的輸出端。第四運(yùn)算放大器芯片IC11、第五運(yùn)算放大器芯片IC12分別采用德州儀器公司的 高精密運(yùn)放芯片0PA2367和0PA376。
[0045] 將采集到的血氧飽和度信號放大并且進(jìn)行變換到AD采樣可以接受的電壓0-5V范 圍內(nèi)，采用運(yùn)放進(jìn)行數(shù)學(xué)運(yùn)算，將所得到的電壓變換到特定電壓范圍
[0046] 二階的有源低通濾波器的傳遞函數(shù)為：
[0047]
[0048] 其中：Aup為同相放大器的放大倍數(shù)
Rf為第二十五電阻R25，Ri為第二 十四電阻R24，C為第二十三非極性電容C23，R為第二十三電阻R23，s為拉普拉斯系數(shù)，六11有 源低通濾波器的放大倍數(shù)，
[0049] 將式中s換成jw，并且4
[0050] 貝 1J
[0051] 其中品質(zhì)因 f
j表示虛部，wo為自然角頻率，f〇為自然頻率，f為輸入信號 頻率；
[0052]因此同相放大器的增益不能超過3以保證信號的穩(wěn)定。
[0053]設(shè)計(jì)此種類型的低通二階濾波器，其截止頻率為10Hz，設(shè)定Q值為2.5,得到C = 0.047uF，R = 68K。這樣的10Hz的低通濾波器能有效地濾除50Hz的干擾。一般而言，燈光等含 有豐富的50Hz或諧波成分，感光元件會很敏感地測到從而嚴(yán)重影響目標(biāo)信號的測定。
[0054]如圖9所示，數(shù)模轉(zhuǎn)換電路包括模數(shù)轉(zhuǎn)換芯片IC13、第五極性電容Cp5、第六極性電 容Cp6、第七極性電容Cp7、第二十五非極性電容C25、第二十六非極性電容C26、第二十七非 極性電容C27、第二十八非極性電容C28、第二十九非極性電容C29、第三十非極性電容C30、 第二十六電阻R26、第二十七電阻R27、第二十八電阻R28、第二十九電阻R29、第三十電阻 R30、第三^^一電阻R31、第三十二電阻R32、第三十三電阻R33和第一晶振Y1。第二十六電阻 R26的一端、第五極性電容Cp5的正極、第二十五非極性電容C25的一端、第二十六非極性電 容C26的一端接模數(shù)轉(zhuǎn)換芯片IC13的4腳，第二十六電阻R26的另一端接電源電路的+2.5V參 考電壓輸出端，第二十七電阻R27的一端、第五極性Cp5的負(fù)極、第二十五非極性電容C25的 另一端、第二十六非極性電容C26的另一端接模數(shù)轉(zhuǎn)換芯片IC13的3腳，第二十七電阻R27的 另一端接地;模數(shù)轉(zhuǎn)換芯片IC13的1腳、第六極性電容Cp6的正極和第二十七非極性電容C27 的一端接電源電路的+5V電源輸出端，第六極性電容Cp6的負(fù)極和第二十七非極性電容C27 的另一端接地;模數(shù)轉(zhuǎn)換芯片IC13的8腳與信號調(diào)理電路的輸出端連接;模數(shù)轉(zhuǎn)換芯片IC13 的5腳通過電阻R33與電源電路的+2.5V參考電壓輸出端連接，模數(shù)轉(zhuǎn)換芯片IC13的2腳接 地;模數(shù)轉(zhuǎn)換芯片IC13的14腳、15腳、16腳、第三十非極性電容C30的一端、第七極性電容Cp7 的正極接電源電路的+3.3V電源輸出端，模數(shù)轉(zhuǎn)換芯片IC13的17腳、第三十非極性電容C30 的另一端、第七極性電容Cp7的負(fù)極接地;第一晶振Y1的一端和第二十八非極性電容C28的 一端接模數(shù)轉(zhuǎn)換芯片IC13的19腳，第一晶振Y1的另一端和第二十九非極性電容C29的一端 接模數(shù)轉(zhuǎn)換芯片IC13的18腳，第二十八非極性電容C28的另一端和第二十九非極性電容C29 的另一端接地;第二十八電阻R28的一端接模數(shù)轉(zhuǎn)換芯片IC13的24腳，第二十九電阻R29的 一端接模數(shù)轉(zhuǎn)換芯片IC13的23腳，第三十電阻R30的一端接模數(shù)轉(zhuǎn)換芯片IC13的22腳，第三 十一電阻R31的一端接模數(shù)轉(zhuǎn)換芯片IC13的21腳，第三十二電阻R32的一端接模數(shù)轉(zhuǎn)換芯片 IC13的20腳，第三^^一電阻R31的另一端接地;模數(shù)轉(zhuǎn)換芯片IC13采用德州儀器公司的24位 高精度模數(shù)轉(zhuǎn)換芯片ADS1256。
[0055]如圖10所示，所述的通信電路模塊包括無線通信芯片IC14、第三十一非極性電容 C31、第三十四電阻R34、第三十五電阻R35、第三十六電阻R36和接口 J1。第三十四電阻R34的 一端接電源電路的+3.3V電壓輸出端，第三十四電阻R34的另一端和第三^^一非極性電容 C31的一端連接到無線通信芯片IC14的1腳。第三^^一非極性電容C31的另一端接地。第三十 五電阻R35的一端和無線通信芯片IC14的8腳接電源電路的+3.3V電壓輸出端。無線通信芯 片IC14的16腳接主控芯片IC15的15腳，無線通信芯片IC14的15腳接主控芯片IC15的17腳。 第三十六電阻R36的一端接無線通信芯片IC14的10腳，第三十六電阻R36的另一端、無線通 信芯片IC14的9腳，接口 J1的2腳都接到地，接口 J1的1腳接無線通信芯片IC14的12腳。無線 通信芯片采用樂鑫公司的ESP8266芯片。
[0056] 如圖11所示，主控電路包括主控芯片IC15、第三十二非極性電容C32、第三十三非 極性電容C33、第三十四非極性電容C34、第三十五非極性電容C35、第三十六非極性電容 C36、第三十七電阻R37、第三十八電阻R38、第三十九電阻R39、第四十電阻R40、第二晶振Y2、 第三晶振Y3、紐扣電池 BT1、第二開關(guān)K2和發(fā)光二極管LED2。第三十二非極性電容C32的一端 和第二晶振Υ2的一端接主控芯片IC15的5腳，第三十三非極性電容C33的一端和第二晶振Υ2 的另一端接主控芯片IC15的6腳，第三十二非極性電容C32的另一端和第三十三非極性電容 C33的另一端接地，第三十八電阻R38的一端接主控芯片IC6的60腳，另一端接地;第三十七 電阻R37的一端、第三十四非極性電容C34的一端、第二開關(guān)Κ2的一端接主控芯片IC15的7 腳，第三十七電阻R37的另一端接電源電路的+3.3V電源輸出端，第三十四非極性電容C34的 另一端和第二開關(guān)Κ2的另一端相連后接地;主控芯片IC15的1腳接紐扣電池 ΒΤ1的正極，紐 扣電池 ΒΤ1的負(fù)極接地，主控芯片IC15的32腳、48腳、64腳、19腳、13腳都接電源電路的+3.3V 電源輸出端，主控芯片IC15的31腳、47腳、63腳、18腳、12腳都接地;主控芯片IC15的30腳通 過第三十九電阻R39接發(fā)光二極管LED2的正極，發(fā)光二極管LED2的負(fù)極接地;第三十五非極 性電容C35的一端、第四十電阻R40的一端、第三晶振Υ3的一端接主控芯片IC15的3腳，第三 十六非極性電容C36的一端、第四十電阻R40的另一端、第三晶振Υ3的另一端接主控芯片 IC15的4腳，第三十五非極性電容C35的另一端和第三十六非極性電容C36的另一端連接后 接地;主控芯片IC15的34腳接數(shù)模轉(zhuǎn)換電路中第二十八電阻R28的另一端，35腳接數(shù)模轉(zhuǎn)換 電路中第三十電阻R30的另一端，36腳接數(shù)模轉(zhuǎn)換電路中地二十九電阻R29的另一端，38腳 接數(shù)模轉(zhuǎn)換電路中第三十一電阻R31的另一端;主控芯片IC13的20腳、21引腳、22引腳、23引 腳分別為片上外設(shè)SPI1的吧3、30^、1130、1031引腳輸出端，與了?卡的3?1總線連接;主控芯 片IC14采用意法半導(dǎo)體公司的STM32F103RCT6芯片。
[0057]由于市場上的高精度模數(shù)轉(zhuǎn)換芯片只能轉(zhuǎn)換[0,5V]的電壓值，因此設(shè)計(jì)了信號調(diào) 理電路實(shí)現(xiàn)將血氧飽和度信號的電壓值轉(zhuǎn)換成模數(shù)轉(zhuǎn)換芯片可接受的電壓值。同時(shí)在信號 調(diào)理環(huán)節(jié)級聯(lián)進(jìn)一個(gè)截止頻率約為ΙΟΚΗζ的有源低通濾波器(LPF)濾除傳感器輸出的噪聲。 經(jīng)過濾波器之后的電壓信號進(jìn)入模數(shù)轉(zhuǎn)換電路。主控單元通過SPI總線與模數(shù)轉(zhuǎn)換芯片通 信，獲取電壓信號對應(yīng)的數(shù)字量。一方面，主控單元組合實(shí)時(shí)時(shí)鐘與血氧飽和度，并將實(shí)時(shí) 血氧飽和度顯示在0LED上。另一方面，主控單元主動將實(shí)時(shí)血氧飽和度通過無線通信模塊 發(fā)送至電流脈沖產(chǎn)生電路，后者電路會根據(jù)飽和度來產(chǎn)生適當(dāng)?shù)拿}沖來改善打鼾情況。 [0058]本發(fā)明是基于血氧飽和度測量的鼾病自治儀，比基于聲音測量的止鼾器的可靠性 更高。多次臨床試驗(yàn)得到了患者的認(rèn)可，為改善鼾病患者睡眠質(zhì)量提供了可能。
【主權(quán)項(xiàng)】
1. 一種基于血氧飽和度測量的鼾病自治的閉環(huán)控制電路，其特征在于:包括電源電路、 血氧飽和度采集信號電路I、信號調(diào)理電路Π 、數(shù)模轉(zhuǎn)換電路III、主控單元電路IV、OLED顯 示模塊電路V、通信模塊電路VI和電流脈沖產(chǎn)生電路W;電源電路包括+5V輸出電源電路、+ 4.5V基準(zhǔn)電壓電路、+3.3V基準(zhǔn)電壓電路和+2.5V基準(zhǔn)電壓電路;OLED顯示模塊電路上的SS、 SCK、MISO、MOSI引腳分別和主控芯片IC15的20腳，21腳，22腳，23腳相連； +5V輸出電源電路包括開關(guān)電源芯片IC1、第一非極性電容C1、第二非極性電容C2、第三 非極性電容C3、第四非極性電容C4、第五非極性電容C5、第一極性電容Cpl、第二極性電容 Cp2、第一電阻R1、第二電阻R2、第三電阻R3、第一肖特基二極管D1和第一電感L1;開關(guān)電源 芯片IC1的7腳、第一非極性電容C1的一端、第二非極性電容C2的一端和第三非極性電容C3 的一端接+9V的輸入電壓； 開關(guān)電源芯片IC1的6腳、第一非極性電容C1的另一端、第二非極性電容C2的另一端、第 三非極性電容C3的另一端、第二電阻R2的一端、第一極性電容Cpl的負(fù)極、第二極性電容Cp2 的負(fù)極和第五非極性電容C5的一端都接地;開關(guān)電源芯片IC1的2腳，3腳，5腳都懸空;開關(guān) 電源芯片IC1的1腳接第四非極性電容C4的一端;開關(guān)電源芯片IC1的8腳、第四非極性電容 C4的另一端、第一肖特基二極管D1的陰極接第一電感L1的一端，第一電感L1的另一端、第一 電阻R1的一端、第一極性電容Cpl的正極、第二極性電容Cp2的正極、第五非極性電容C5的一 端接第三電阻R3的一端;第三電阻R3的另一端作為電壓+5V的輸出端;第一肖特基二極管D1 的陽極接地;第一電阻R1的另一端、第二電阻R2的另一端接開關(guān)電源芯片IC1的4腳;開關(guān)電 源芯片IC1采用德州儀器公司的電源芯片TPS5420; +4.5V基準(zhǔn)電壓電路包括第一基準(zhǔn)電壓芯片IC2,第一運(yùn)算放大器芯片IC3,第六非極性 電容C6，第七非極性電容C7，第八非極性電容C8，第九非極性電容C9，第十非極性電容C10， 第四電阻R4; 第一基準(zhǔn)電壓芯片IC2的2腳和第六非極性電容C6的一端接電源電路的+5V電源輸出 端，第一基準(zhǔn)電壓芯片IC2的4腳和第六非極性電容C6的另一端接地，第一基準(zhǔn)電壓芯片IC2 的5腳通過第七非極性電容C7接地，第一基準(zhǔn)電壓芯片IC2的6腳和第四電阻R4的一端連接 后通過第八非極性電容C8接地;第四電阻R4的另一端、第九非極性電容C9的一端接第一運(yùn) 算放大器芯片IC3的3腳，第一運(yùn)算放大器芯片IC3的2腳、第九非極性電容C9的另一端接地； 第一運(yùn)算放大器芯片IC3的5腳與第十非極性電容電容C10的一端連接后接電源電路的+5V 電源輸出端，第十非極性電容C10的另一端接地;第一運(yùn)算放大器芯片IC3的1腳和4腳連接， 作為+4.5V基準(zhǔn)電壓輸出端;第一基準(zhǔn)電壓芯片IC2采用德州儀器的基準(zhǔn)電壓芯片REF5045， 第一運(yùn)算放大器芯片IC3采用德州儀器的精密運(yùn)放芯片0PA376; +3.3V基準(zhǔn)電壓電路包括第一線性穩(wěn)壓器芯片IC4,第三極性電容Cp3,第四極性電容 Cp4,第^^一非極性電容C11，第十二非極性電容C12,第五電阻R5和第六電阻R6; 線性穩(wěn)壓器芯片IC4的3腳、第三極性電容Cp3的正極和第^^一非極性電容C11的一端接 電源電路的+5V電源輸出端；線性穩(wěn)壓器芯片IC4的1腳、第三極性電容Cp3的負(fù)極和第^^一 非極性電容C11的另一端都接地;第一線性穩(wěn)壓器芯片IC4的2腳、4腳、第四極性電容Cp4的 正極、第十二非極性電容C12的一端和第五電阻R5的一端接到一起并通過第六電阻R6接到+ 3.3V基準(zhǔn)電壓輸出端;第五電阻R5的另一端接到發(fā)光二極管LED1的陽極;第四極性電容Cp4 的負(fù)極、第十二非極性電容C12的另一端和第一發(fā)光二極管LED1的陰極都接地;第一線性穩(wěn) 壓器芯片IC4采用德州儀器的基準(zhǔn)電壓芯片REF5045; +2.5V基準(zhǔn)電壓電路包括第二基準(zhǔn)電壓芯片IC5，第二運(yùn)算放大器芯片IC6，第十三非極 性電容C13,第十四非極性電容C14,第十五非極性電容C15,第十六非極性電容C16,第十七 非極性電容C17和第七電阻R7; 第二基準(zhǔn)電壓芯片IC5的2腳和第十三非極性電容C13的一端接電源電路的+5V電源輸 出端，第二基準(zhǔn)電壓芯片IC5的4腳和第十三非極性電容C13的另一端接地，第二基準(zhǔn)電壓芯 片IC5的5腳通過第十四非極性電容C14接地，第二基準(zhǔn)電壓芯片IC5的6腳和第七電阻R7的 一端連接后通過第十五非極性電容C15接地;第七電阻R7的另一端、第十六非極性電容C16 的一端接第二運(yùn)算放大器芯片IC6的3腳，第二運(yùn)算放大器芯片IC6的2腳、第十六非極性電 容C16的另一端接地;第二運(yùn)算放大器芯片IC6的5腳與第十七非極性電容C17的一端連接后 接電源電路的+5V電源輸出端，第十七非極性電容C17的另一端接地;第二運(yùn)算放大器芯片 IC6的1腳和4腳連接，作為+4.5V基準(zhǔn)電壓輸出端;第二基準(zhǔn)電壓芯片IC5采用德州儀器的基 準(zhǔn)電壓芯片REF5045,第二運(yùn)算放大器芯片IC6采用德州儀器的精密運(yùn)放芯片0PA376; 電流脈沖產(chǎn)生電路包括時(shí)基集成芯片IC7,第十八非極性電容C18,第十九非極性電容 C19,第二十非極性電容C20,第八電阻R8,第九電阻R9,第十電阻R10,第^^一電阻R11，第十 二電阻R12，第十三電阻R13，第一三極管VI，第二三極管V2，第二肖特基二極管D2，第三肖特 基二極管D3、第一開關(guān)K1、脈沖變壓器T和9V電池； 第一開關(guān)K1的一端，第八電阻R8的一端、第九電阻R9的一端、第一三極管VI的集電極、 第二三極管V2的集電極連接到時(shí)基集成芯片IC7的8腳;第一開關(guān)K1的另一端接到電池的正 極;第八電阻R8的另一端接第十八非極性電容C18的一端，第十八非極性電容C18的另一端， 第九電阻R9的另一端接到第一三極管VI的基極;三極管V1的發(fā)射極、第十電阻R10的一端， 第十九非極性電容C19的一端接到第二三極管V2的基極;第二三極管V2的發(fā)射極與第^^一 電阻R11連接后，接到時(shí)基集成芯片IC7的4腳;第十二電阻R12的另一端和第十三電阻R13的 一端連接后接到時(shí)基集成芯片IC7的7腳;第十三電阻R13的另一端、第二十非極性電容C20 的一端接到時(shí)基集成芯片IC7的2腳和6腳;第十電阻R10的另一端、第十九非極性電容C19的 另一端、第十一電阻R11的另一端、第二十非極性電容C20的另一端、時(shí)基集成芯片IC7的1腳 和5腳都連接到電池的負(fù)極;第二肖特基二極管D2的陽極接到時(shí)基集成芯片IC7的3腳，第二 肖特基二極管D2的陰極、第三肖特基二極管D3的陰極接到脈沖變壓器T的原邊的一端;第三 肖特基二極管D3的另一端與脈沖變壓器T的另一端相連后再接到時(shí)基集成芯片的5腳;時(shí)基 集成芯片IC7采用美國西格尼蒂克斯公司的Tmer NE555雙極型時(shí)基電路； 血氧飽和度采集電路主要包括第二線性穩(wěn)壓芯片IC8,第三運(yùn)算放大器芯片IC9,光電 傳感器芯片IC10,第二^^一非極性電容C21，第二十二非極性電容C22,第十四電阻R14,第十 五電阻R15,第十六電阻R16,第十七電阻R17,第四肖特基二極管D4,發(fā)光二極管D5;第二線 性穩(wěn)壓芯片IC8的2腳接正15V，3腳接地，1腳作為電壓輸出與第十四電阻R14的一端相接； 第十四電阻R14的另一端、第十五電阻R15的一端、第二^ 非極性電容C21的一端接到 第三運(yùn)算放大器芯片IC9的3腳;第十五電阻R15的另一端和第二^^一非極性電容C21的另一 端相連后接地;第三運(yùn)算放大器芯片IC9的7腳接正15V，4腳接地;第二十二非極性電容C22 的一端、第十六電阻電阻R16的一端接到第三運(yùn)算放大芯片IC9的2腳;第二十二非極性電容 C22的另一端，第十七電阻R17的一端接到第三運(yùn)算放大器芯片IC9的1腳;第十七電阻R17的 另一端和第四肖特基二極管D4的陰極、發(fā)光二極管D5的陽極相連接;第四肖特基二極管D4 的陽極和發(fā)光二極管D5的陰極都接地;光電傳感器芯片IC10的4腳和5腳相連接后接第十六 電阻R16的另一端;光電傳感器芯片IC10的3腳和8腳都接地;第二線性穩(wěn)壓芯片IC8采用德 州儀器公司的電源芯片REF102;第三運(yùn)算放大器芯片IC9采用德州儀器公司的精密放大器 芯片0PA627;光電傳感器芯片IC10采用德州儀器公司的一款模擬的光電傳感器OPT 101; 血氧飽和度信號調(diào)理電路主要包括第四運(yùn)算放大器芯片IC11、第五運(yùn)算放大器芯片 IC12、第二十三非極性電容C23、第二十四非極性電容C24、第十八電阻R18、第十九電阻R19、 第二十電阻R20、第二^^一電阻R21、第二十二電阻R22、第二十三電阻R23、第二十四電阻 R24、第二十五電阻R25; 第十八電阻R18的一端和第十九電阻R19的一端接第四運(yùn)算放大器芯片IC11的2腳;第 十八電阻R18的另一端作為光電傳感器的輸入端;第十八電阻R18的另一端接電壓輸出電路 的+4.5V基準(zhǔn)電壓輸出端;第二^^一電阻R21的一端接第四運(yùn)算放大器芯片IC11的3腳，另一 端接地;第二十電阻R20的一端接第四運(yùn)算放大器芯片IC11的2腳，另一端接第四運(yùn)算放大 器芯片IC11的1腳，作為電壓轉(zhuǎn)換電路的輸出；第四運(yùn)算放大器芯片IC11的8腳接輸出電源 電路的+5V電源輸出端，4腳接地;第二十二電阻R22的一端接第四運(yùn)算放大器芯片IC11的1 腳，第二十二電阻R22的另一端和第二十三電阻R23的一端、第二十三非極性電容C23的一端 相連接作為低通濾波電路的輸入端;第二十三電阻R23的另一端、第二十四非極性電容C24 的一端和第五運(yùn)算放大器芯片IC12的3腳連接，第二十四非極性電容C24的另一端接地;第 二十四電阻R24的一端和第二十五電阻R25的一端接第五運(yùn)算放大器芯片IC12的2腳，第二 十四電阻R24的另一端接地;第二十五電阻R25的另一端和第二十三非極性電容C23的另一 端接第五運(yùn)算放大器芯片IC12的1腳，作為信號調(diào)理電路的輸出端；第四運(yùn)算放大器芯片 IC11、第五運(yùn)算放大器芯片IC12分別采用德州儀器公司的高精密運(yùn)放芯片0PA2367和 0PA376； 數(shù)模轉(zhuǎn)換電路包括模數(shù)轉(zhuǎn)換芯片IC13、第五極性電容Cp5、第六極性電容Cp6、第七極性 電容Cp7、第二十五非極性電容C25、第二十六非極性電容C26、第二十七非極性電容C27、第 二十八非極性電容C28、第二十九非極性電容C29、第三十非極性電容C30、第二十六電阻 R26、第二十七電阻R27、第二十八電阻R28、第二十九電阻R29、第三十電阻R30、第三^^一電 阻R31、第三十二電阻R32、第三十三電阻R33和第一晶振Y1; 第二十六電阻R26的一端、第五極性電容Cp5的正極、第二十五非極性電容C25的一端、 第二十六非極性電容C26的一端接模數(shù)轉(zhuǎn)換芯片IC13的4腳，第二十六電阻R26的另一端接 電源電路的+2.5V參考電壓輸出端，第二十七電阻R27的一端、第五極性Cp5的負(fù)極、第二十 五非極性電容C25的另一端、第二十六非極性電容C26的另一端接模數(shù)轉(zhuǎn)換芯片IC13的3腳， 第二十七電阻R27的另一端接地;模數(shù)轉(zhuǎn)換芯片IC13的1腳、第六極性電容Cp6的正極和第二 十七非極性電容C27的一端接電源電路的+5V電源輸出端，第六極性電容Cp6的負(fù)極和第二 十七非極性電容C27的另一端接地;模數(shù)轉(zhuǎn)換芯片IC13的8腳與信號調(diào)理電路的輸出端連 接;模數(shù)轉(zhuǎn)換芯片IC13的5腳通過電阻R33與電源電路的+2.5V參考電壓輸出端連接，模數(shù)轉(zhuǎn) 換芯片IC13的2腳接地;模數(shù)轉(zhuǎn)換芯片IC13的14腳、15腳、16腳、第三十非極性電容C30的一 端、第七極性電容Cp7的正極接電源電路的+3.3V電源輸出端，模數(shù)轉(zhuǎn)換芯片IC13的17腳、第 三十非極性電容C30的另一端、第七極性電容Cp7的負(fù)極接地;第一晶振Y1的一端和第二十 八非極性電容C28的一端接模數(shù)轉(zhuǎn)換芯片IC13的19腳，第一晶振Y1的另一端和第二十九非 極性電容C29的一端接模數(shù)轉(zhuǎn)換芯片IC13的18腳，第二十八非極性電容C28的另一端和第二 十九非極性電容C29的另一端接地;第二十八電阻R28的一端接模數(shù)轉(zhuǎn)換芯片IC13的24腳， 第二十九電阻R29的一端接模數(shù)轉(zhuǎn)換芯片IC13的23腳，第三十電阻R30的一端接模數(shù)轉(zhuǎn)換芯 片IC13的22腳，第三^^一電阻R31的一端接模數(shù)轉(zhuǎn)換芯片IC13的21腳，第三十二電阻R32的 一端接模數(shù)轉(zhuǎn)換芯片IC13的20腳，第三^^一電阻R31的另一端接地;模數(shù)轉(zhuǎn)換芯片IC13采用 德州儀器公司的24位高精度模數(shù)轉(zhuǎn)換芯片ADS1256; 所述的通信電路模塊包括無線通信芯片IC14、第三^^一非極性電容C31、第三十四電阻 R34、第三十五電阻R35、第三十六電阻R36和接口 J1; 第三十四電阻R34的一端接電源電路的+3.3V電壓輸出端，第三十四電阻R34的另一端 和第三十一非極性電容C31的一端連接到無線通信芯片IC14的1腳;第三十一非極性電容 C31的另一端接地;第三十五電阻R35的一端和無線通信芯片IC14的8腳接電源電路的+3.3V 電壓輸出端;無線通信芯片IC14的16腳接主控芯片IC15的15腳，無線通信芯片IC14的15腳 接主控芯片IC15的17腳;第三十六電阻R36的一端接無線通信芯片IC14的10腳，第三十六電 阻R36的另一端、無線通信芯片IC14的9腳，接口 J1的2腳都接到地，接口 J1的1腳接無線通信 芯片IC14的12腳;無線通信芯片IC14采用樂鑫公司的ESP8266芯片； 主控電路包括主控芯片IC15、第三十二非極性電容C32、第三十三非極性電容C33、第三 十四非極性電容C34、第三十五非極性電容C35、第三十六非極性電容C36、第三十七電阻 R37、第三十八電阻R38、第三十九電阻R39、第四十電阻R40、第二晶振Y2、第三晶振Y3、紐扣 電池 BT1、第二開關(guān)K2和發(fā)光二極管LED2; 第三十二非極性電容C32的一端和第二晶振Y2的一端接主控芯片IC15的5腳，第三十三 非極性電容C33的一端和第二晶振Y2的另一端接主控芯片IC15的6腳，第三十二非極性電容 C32的另一端和第三十三非極性電容C33的另一端接地，第三十八電阻R38的一端接主控芯 片IC6的60腳，另一端接地;第三十七電阻R37的一端、第三十四非極性電容C34的一端、第二 開關(guān)K2的一端接主控芯片IC15的7腳，第三十七電阻R37的另一端接電源電路的+3.3V電源 輸出端，第三十四非極性電容C34的另一端和第二開關(guān)K2的另一端相連后接地;主控芯片 IC15的1腳接紐扣電池 BT1的正極，紐扣電池 BT1的負(fù)極接地，主控芯片IC15的32腳、48腳、64 腳、19腳、13腳都接電源電路的+3.3V電源輸出端，主控芯片IC15的31腳、47腳、63腳、18腳、 12腳都接地;主控芯片IC15的30腳通過第三十九電阻R39接發(fā)光二極管LED2的正極，發(fā)光二 極管LED2的負(fù)極接地;第三十五非極性電容C35的一端、第四十電阻R40的一端、第三晶振Y3 的一端接主控芯片IC15的3腳，第三十六非極性電容C36的一端、第四十電阻R40的另一端、 第三晶振Y3的另一端接主控芯片IC15的4腳，第三十五非極性電容C35的另一端和第三十六 非極性電容C36的另一端連接后接地;主控芯片IC15的34腳接數(shù)模轉(zhuǎn)換電路中第二十八電 阻R28的另一端，35腳接數(shù)模轉(zhuǎn)換電路中第三十電阻R30的另一端，36腳接數(shù)模轉(zhuǎn)換電路中 地二十九電阻R29的另一端，38腳接數(shù)模轉(zhuǎn)換電路中第三^^一電阻R31的另一端;主控芯片 IC13的20腳、21引腳、22引腳、23引腳分別為片上外設(shè)SPI1的吧3、3〇^、]\〇30、]\?)31引腳輸出 端，與TF卡的SPI總線連接;主控芯片IC15采用意法半導(dǎo)體公司的STM32F103RCT6芯片。
【文檔編號】A61B5/1455GK106037761SQ201610546712
【公開日】2016年10月26日
【申請日】2016年7月12日
【發(fā)明人】張紅萍, 田玉東
【申請人】張紅萍, 田玉東