血样测量信号链硬件设计实战 · 课程目录

血氧探头选型与原理 660/940nm

光电二极管 & LED 选型 · 波长对精度影响

跨阻放大器 (TIA) 设计

拓扑分析 · 反馈R/C取值 · 稳定性补偿

环境光抑制技术

暗电流消除 · 环境光采样相减 · 动态范围优化

模拟前端 (AFE) 集成方案

AFE4490/MAX30102对比 · 寄存器配置 · SPI/I2C

低通滤波器设计

截止频率选择 · 二阶有源 · 抗混叠滤波器

ADC驱动与采样

SAR vs Σ-Δ · 参考电压 · 采样时序控制

数字信号处理基础

滑动平均/中值滤波 · IIR/FIR设计

PPG信号特征提取

波峰检测 · 基线漂移去除 · 心率计算

血氧饱和度计算

Lambert-Beer · SpO₂算法 · 查表法/校准拟合

运动伪影消除

加速度计辅助 · 自适应滤波LMS/NLMS · 时频域

低功耗设计策略

占空比控制 · 动态电压调节 · 睡眠管理

PCB布局与布线

模拟/数字分区 · 地平面 · 关键走线规则

ESD与EMC防护

TVS管选型 · 共模扼流圈 · PCB屏蔽设计

LDO/DC-DC选型 · 纹波抑制 · 多路时序

传感器驱动开发

LED电流控制 · 采样率配置 · FIFO中断

校准与测试

暗/反射率校准 · 温度补偿 · 生产测试流程

蓝牙通信协议

BLE GATT · 心率/血氧特征值 · 数据包格式

上位机数据可视化

Python/Matlab实时波形 · 存储与分析

医疗认证标准

ISO 80601-2-61 · IEC 60601-1-2 · FDA 510(k)

可靠性测试

老化 · 高低温循环 · 跌落 · 防水等级

光学系统设计

透镜/导光柱选型 · 光路模拟 · 串扰抑制

多波长扩展

8λ/12λ血氧 · 碳氧血红蛋白COHb测量

穿戴式设计挑战

皮肤接触压力 · 佩戴位置 · 运动状态识别

量产测试方案

ICT/FCT · 光学测试夹具 · 良率提升

固件升级与OTA

Bootloader · 固件加密 · 差分升级

数据安全与隐私

加密传输 · 本地加密 · GDPR合规

临床验证方法

对比金标准 · Bland-Altman · ARMS<3%

故障诊断与调试

I²C/SPI波形 · 电源噪声排查 · 增益测试

BOM优化 · 国产替代 · 多层板降层设计

无校准血氧 · AI辅助信号处理 · 柔性传感器