Hva er rollen til dioder i elektrokardiogram (EKG) enheter?

1, Strømstyring: hjørnesteinen for å sikre stabil drift av utstyr
EKG-enheter krever ekstremt høy strømstabilitet, og spenningssvingninger eller strømbrudd kan forårsake signalforvrengning eller til og med skade på enheten. Dioden konstruerer et strømbeskyttelsessystem med flere-nivåer gjennom funksjoner for retting, spenningsstabilisering og reverseringsbeskyttelse.

Fullbølge likeretterkrets
Tradisjonelle elektroniske rør-EKG-maskiner bruker en dobbel diode fullbølge likeretterkrets for å konvertere vekselstrøm til pulserende likestrøm. For eksempel bruker en bestemt modell av elektrokardiograf den sentrale delte utformingen av transformatorens boost-spole for å vekselvis lede to dioder, og oppnå fullstendig utnyttelse av positive og negative halvsyklusstrømmer. Denne kretsen undertrykker AC-rippelen i pulserende likestrøm til under 50Hz gjennom en filtreringskombinasjon av chokespole og kondensator, og sikrer at strømforsyningsspenningsfluktuasjonen til forsterkeren er mindre enn 0,1V, og oppfyller kravene til høy-signalinnsamling.
Anvendelse av spenningsregulatordiode
Ved strøminngangen danner en spenningsregulatordiode (som 2CW2 type) og en strømbegrensende motstand en spenningsregulatorkrets. Når inngangsspenningen svinger, opprettholder spenningsregulatoren en konstant utgangsspenning gjennom sin omvendte sammenbruddskarakteristikk. For eksempel bruker en bærbar EKG-maskin en 12V spenningsregulatorkrets. Når inngangsspenningen varierer innenfor området 9-15V, overskrider ikke utgangsspenningsfluktuasjonen ± 0,2V, noe som effektivt unngår grunnlinjedrift forårsaket av ustabil strømforsyning.
Omvendt beskyttelse og elektrostatisk undertrykkelse
Ved ledningsgrensesnittet kan transiente spenningsundertrykkelsesdioder (TVS-rør) raskt reagere på høyspenningspulser som elektrostatisk utladning (ESD). TVS-røret har en responstid på nanosekunder, og når spenningen overstiger terskelen, synker impedansen kraftig fra megaohm til ohm, og introduserer overspenningsstrøm i jordledningen. For eksempel er en viss modell av 12-avlednings EKG-maskin utstyrt med toveis TVS-rør ved hver elektrodeinngang, som tåler 8kV elektrostatisk støt uten skade, noe som betydelig forbedrer enhetens anti-interferensevne.
2, Signalbehandling: kjernelenken for å optimalisere bølgeformkvaliteten
EKG-signaler har svake (μ V-nivå), lavfrekvente (0,05-100 Hz) og høye impedansegenskaper, og påvirkes lett av strømfrekvensinterferens, elektromyografisk støy og intern elektromagnetisk interferens i utstyr. Dioder oppnår signalbegrensende, deteksjons- og filtreringsfunksjoner gjennom ikke-lineære egenskaper, og forbedrer signal-til-støyforholdet.

Begrensende kretsdesign
På inngangstrinnet til forsterkeren kan en toveis begrenser hindre sterke interferenssignaler fra å mette forsterkeren. For eksempel bruker en viss modell av EKG-maskinen en dobbel diodebegrensningskrets. Når inngangssignalets amplitude overstiger ± 500mV, leder dioden for å omgå overflødig energi, og sikrer at den påfølgende forsterkeren fungerer i det lineære området. Denne designen gjør at enheten kan opprettholde en bølgeformforvrengningshastighet på 0,1 % selv i miljøer med sterk elektromagnetisk interferens.
Søknader for deteksjon og retting
I QRS-bølgedeteksjonskretsen danner dioder og kondensatorer en toppdetektor for å trekke ut konvolutten til elektrokardiogramsignalet. For eksempel bruker en viss modell av monitor en absoluttverdikrets sammensatt av operasjonsforsterkere og dioder for å konvertere bipolare elektrokardiogramsignaler til unipolare signaler for påfølgende digital behandling. Denne kretsen forbedrer følsomheten til QRS-bølgedeteksjon til over 98 % ved å optimalisere ledningsvinkelen til dioden.
Pacing pulsundertrykkelse
For pasienter med implanterte pacemakere må EKG-enheter undertrykke de høye amplitudepulsene (vanligvis opptil 2,5-5V) som sendes ut av pacemakeren. En viss modell av EKG-maskinen bruker en undertrykkelseskrets som består av dioder og kondensatorer. Når pacepulsen kommer, leder dioden for å lade kondensatoren, og danner en lavpassfiltreringseffekt for å dempe pulsamplituden til under 10mV, og unngå blokkering av den påfølgende forsterkeren.
3, Bransjepraksis: Teknologisk innovasjon driver utstyrsoppgradering
Med utviklingen av medisinsk elektronisk teknologi viser bruken av dioder i EKG-enheter en integrert og intelligent trend, noe som fremmer utviklingen av enheter mot portabilitet og høy presisjon.

integrert design
Moderne EKG-enheter bruker applikasjonsspesifikke integrerte kretser (ASIC) for å integrere dioder, operasjonsforsterkere, motstander og kondensatorer i en enkelt brikke. For eksempel integrerer en viss modell med 12 avlednings EKG-moduler TVS-rørarray for å oppnå overspenningsbeskyttelse av avledningsgrensesnittet, samtidig som PCB-arealet reduseres med mer enn 40 %. Integrert design optimerer også diodeparametertilpasning for å øke inngangsimpedansen til over 100M Ω, og oppfyller kravene til høyimpedanssignalinnsamling.
lav effektoptimalisering
Bærbare EKG-enheter er følsomme for strømforbruk, og Schottky-dioder er mye brukt i strømbryterkretser på grunn av deres lave spenningsfall fremover (0,1-0,3V). For eksempel bruker en viss modell av håndholdt EKG-maskin BAS16 Schottky-dioder for å oppnå sømløs veksling mellom batterier og reservestrømkilder, med en koblingstid på mindre enn 10 μs og en reduksjon i strømforbruket på 60 % sammenlignet med tradisjonelle silisiumdioder.
Intelligent beskyttelsesteknologi
Den siste generasjonen av EKG-enheter introduserer en beskyttelseskrets som kombinerer selvgjenopprettende sikringer og dioder. Når ledningsledningen er kortsluttet, kutter selvgjenopprettingssikringen strømmen, mens TVS-røret undertrykker transient høyspenning; Etter feilsøking går sikringen automatisk tilbake til ledning, og unngår at utstyret slås av. Denne teknologien har økt gjennomsnittstiden mellom feil (MTBF) av utstyr til over 50 000 timer.