如何快速设计脉搏血氧仪

脉搏血氧仪通过测量手指氧合血和去氧血对红外和红色光吸收的变化，无创地监测心率和血氧饱和度。正常情况下，健康人的血氧饱和度在95%到100%范围内。使用像图1所示的血氧仪测量血氧饱和度有助于监测我们的健康状况，而这正变得越来越流行。

TI提供了基于MSP430FR235x单片机及其内部集成的4x智能模拟组合（SAC）实现的单芯片脉博血氧仪系统解决方案。智能模拟组合（SAC）是TI MSP430FR235x特有的外设，可由用户软件配置成不同应用模式，用于输入或输出路径的模拟信号调理。具体的应用模式如图2所示：

图 2 智能模拟组合（SAC）框图和模式

系统框图如图3所示：

图3 脉搏血氧仪系统框图示例

MSP430FR2355单片机作为方案的主控MCU，可为脉搏血氧仪系统提供以下功能和特性：

1、MSP430FR2355单芯片方案，有效省去外部运放和DAC，降低系统复杂度和成本。

2、MSP430FR2355片上集成4个智能模拟组合（SAC），每一个SAC可被配置成运算放大器（OPA），可编程增益放大器（PGA），或者12位DAC。

上述脉搏血氧仪方案中：

a)2个SAC配置成两路12位分辨率的电流DAC，实现IR/RED发光管的可调恒流驱动；

b)1个SAC配置成只有50pA偏置电流的跨阻放大器（TIA），实现Photodiode电流转电压；

c)1个SAC配置成32倍增益的可编程增益放大器（PGA），配合DAC实现信号的直流补偿和交流成分放大；

3、片上集成12位ADC和1.5/2.0/2.5V可调参考电压源。ADC通道与SAC输出内部连接，有效降低了PCB布线复杂度和噪声干扰；

4、I2C和SPI接口可以满足单片机与方向传感器、LCD/OLED屏的通讯要求；

5、片上集成的定时器模块可以输出多路PWM信号以驱动蜂鸣器、LCD背光电荷泵等装置；

6、低至42nA的超低待机电流，和待机模式下的GPIO唤醒功能，可以为电池供电的血氧仪系统提供更长待机时间和快速按键唤醒。

MSP430FR235x系列单片机是TI推出的超低功耗、低成本，具有丰富模拟信号链资源的16位RISC MCU，其低功耗的优点和VQFN32(4*4mm)的封装极适合应用于便携设备。图4展示了MSP430FR235x丰富的片上模拟和数字资源。

图4 MSP430FR235x片上资源

本文中详细介绍的TI 器件，以及丰富的线上软硬件资源，将助力工程师快速设计血氧仪。如您有关于如何设计血氧仪的需求，我们的团队时刻为您提供强有力的技术支持。

审核编辑：郭婷