安森美半导体配合中国便携医疗设备趋势的医疗半导体方案

　　来源：安森美半导体

　　摘要：多种市场动力在推动便携医疗设备的发展。安森美半导体深刻理解便携医疗设备要求及市场趋势，提供多种高性能、高集成度、高精度、高可靠性及低能耗的半导体方案，如混合信号微控制器、数字信号处理器及数字信号处理混合模块，用于便携式血糖仪、心电图仪及无线助听器等应用。

　　近年来，随着人口老龄化及医疗成本上升的压力推动着转向家庭医疗保健。此项转变，加上人们对保健的兴趣日益增加及智能联网型便携设备的普及，正在推动医疗设备的创新。就中国而言，本土医疗设备研发不断增多，且本土制造商极力提供成本低于外国竞争者的产品。面向中国市场的医疗设备也在不断追求提升可靠性（准确度和精密度）、便携性及耐久性，同时也注重内置“智能”，提升医疗设备的易用性。这些趋势推动着医疗半导体朝更高集成度、小型化和高能效等方向发展。

　　安森美半导体提供宽广阵容的产品及服务，拥有掌握系统专业技术的工程人才，深刻理解医疗市场对品质、可靠性及长远性的要求，以及全球性的生产及物流实力，使医疗技术开发人员能够以安森美半导体高性能硅方案，解决他们独特的设计挑战。本文将着重介绍安森美半导体配合中国消费类医疗设备趋势的医疗半导体方案。

　　1） 用于血糖仪等便携医疗设备的Q32M210 32位混合信号MCU方案

　　近年来，有关中国糖尿病现状的案例研究表明，由于生活方式及饮食结构变化，中国的糖尿病呈上升趋势。相关因素包括西式饮食模式影响、缺少运动，以及中国由农业国家向更加工业化国家转变并催生更多写字楼工作岗位等。这些因素需要血糖仪（BGM）用于个人的监测、变化趋势分析及与医生的沟通，推动了血糖仪的使用和销售。

　　
图1：Q32M210的架构图。

　　安森美半导体提供用于血糖仪等便携检测及精密测量和监控设备的32位混合信号微控制器（MCU）—— Q32M210。这器件是高精度的模拟前端，采用业界标准ARM® Cortex™-M3处理器内核，集成16位低噪声模数转换器（ADC），能够进行更精密的血糖等级计算。Q32M210的能耗极低，待机电流低于26 μA，休眠电流约为750 nA，帮助延长电池使用时间，非常适合采用电池供电的便携医疗设备应用。这器件集成度高，除了集成32位ARM处理器内核，还带有集成参考的传感器接口，包含256 kB闪存、实时时钟、电源管理和接口。如此高的集成度，有利于降低系统复杂度，减小外部元器件需求，降低成本，支持更小外形因数的PCB设计及实现尺寸更小的血糖仪。这器件的灵活性高，兼容宽范围传感器类型，不需要新的外部电路来匹配新的血糖检测试纸类型，还易于集成、标准化及连接。除了用于血糖仪，Q32M210还可用于心率监测仪及健康监测设备等应用。

　　
图2：传统架构与安森美半导体优化架构对比

　　值得一提的是，Q32M210支持实现极优化的血糖仪架构。典型架构如图2左侧所示，这种架构精度高、简单，但不灵活。右侧的优化架构不仅精度高，还具有强固特性，并可重配置。为了帮助设计人员回忆产品开发，安森美半导体还提供多种开发工具，包括硬件演示板和快速开发原型、评估及开发套件和EDK文档等。

　　2） 用于便携监视及诊断医疗设备的BelaSigna®系列超低能耗DSP系统

　　如前所述，医疗市场的趋势推动便携医疗监视及诊断设备的需求不断增强，如心电图（ECG）等。这类设备对便携性的需求越来越高，同时也需要整合更多数字信号处理（DSP）功能，以提供实时处理能力。例如，患者可能需要较长时间佩戴或携带便携式ECG设备，以便采集一系列长期心率数据。这类便携ECG设备对带宽的要求往往不高，同时由于采用电池供电，故要求DSP能耗较低。针对这类便携医疗设备应用，安森美半导体提供BelaSigna®系列的超低能耗DSP系统，如BelaSigna® 250和BelaSigna® 300等。

　　BelaSigna®系列是完全可编程的DSP，优化了尺寸、功耗、信号完整性及运算功率。以BelaSigna® 300为例，这是一款尺寸仅为3.6×2.6 mm的24位超低功率DSP，它以固定功能专用集成电路（ASIC）的功耗和尺寸提供通用数字信号处理器（DSP）的灵活性，增添的先进模拟音频输入及24位信号通道可实现极佳的音频质量，独特的专利双核架构实现回声消除和噪声消减等众多先进音频算法同时运行，并能维持极低的功率消耗。图3显示的是BelaSigna® 300的框图。这器件采用双内核计算，其中包括开放可编程的CFX 24位DSP内核及HEAR高度可配置的协处理器，这双内核平衡处理功率并优化能耗及设计灵活性。这器件提供高精度的模拟输入段，包括4路独立输入通道，提供110 dB的动态范围，模数转换器（ADC）的采样率达1.27 至60 kHz。这器件的能耗极低，供电电压低至1.8 V，待机电流仅为40 μA，典型能耗为1至5 mA，非常适合便携式ECG设备等应用。

　　
图3：BelaSigna® 300 DSP系统框图。