電子發燒友網訊 目前隨著疫情的發展,在進出小區,公共場所等地方,都需要用到手持式紅外測溫儀. 手持式紅外測溫儀可以實現非接觸近距離測量人體的溫度,非常方便用于臨時快速的體溫測量,因此,測溫儀所需要用到的運算放大器、模擬開關等部件也成了產業鏈的關注重點。
潤石科技是一家擁有高性能模擬信號鏈設計能力的公司,旗下產品線跟紅外測溫儀、醫療設備等產品具有非常高的匹配度,包括運算放大器,比較器,模擬開關,LDO 等產品。
使用模擬熱電堆探頭的手持式紅外測溫儀原理框圖如下:
上圖中,以電池采用9V為例,先通過一個高壓LDO RS3002 把電池電壓轉為 3V,供整個系統使用,包括為 MCU,背光燈,運放 等器件供電,然后再用一個低功耗LDO RS3236 從 3V 降為 1.5V,這樣做的目的是給熱電堆提供一個參考電壓,讓整個測量溫度范圍可以擴大。為了在不同的環境溫度下能夠計算正確,MCU 還必須要讀取當前的環境溫度,實現方式是通過讀取熱電堆內部的 NTC 電阻與固定 100kΩ電阻分壓的電壓點來計算的。
由于熱電堆的輸出電阻較高,因此運放部分的拓撲宜采用同相放大器,放大倍數大概需要 100倍以上,需要預留低通濾波以降低輸出噪聲,為了盡量提高溫度的分辨率,要求運放的 1/f 噪聲小于5uVpp,同時直流失調電壓小于 10uV,電路中的運放 RS8551 是潤石科技推出的一款自穩零零漂運放,具有超低的失調電壓,非常適合用于 DC 或者 低頻信號放大,其主要參數如下:
◆寬工作電壓范圍:2.5V~5.5V;
◆超低失調電壓:典型值 1uV,最大值 5uV;
◆超低溫度漂移:典型值 5nV/°C,最大值 50nV/°C;
◆超低輸入偏置電流:50pA;
◆單位增益帶寬:4.5MHz;
◆靜態電流:640uA 每通道;
◆0.01Hz~10Hz 噪聲:0.75uVpp。
潤石科技還提供性能出色的高壓 LDO 和低壓 LDO:RS3002 系列和 RS3236 系列。RS3002 的主要特點是:
◆寬輸入電壓范圍:2.5V~36V,適用于常見的 9V 電池輸入;
◆輸出電流持續:150mA;
◆超低靜態電流:2.5uA;
◆低壓差:10mV/mA;
◆超高 PSRR:54dB@1KHz;
◆輸出電壓精度可選:1%或者 2.5%;
◆多種固定輸出電壓可選,有 SOT-23,SOT-89-3,SOT-23-5 封裝可選。
RS3236 的主要特點是:
◆寬輸入電壓范圍:1.7V~7.5V,支持 4 節干電池輸入;
◆內部最大輸出限流點:>500mA;
◆超低靜態電流:20uA;
◆超低壓差:1mV/mA;
◆高 PSRR:70dB@1KHz;
◆輸出電壓精度可選:1%或者 2.5%;
◆多種固定輸出電壓可選,有 SOT-23,SOT-89-3,SOT-23-5,UTDFN-1*1-4L 封裝可選。
此外,潤石科技產品在指夾血氧儀上也有應用。家庭使用的便攜式指夾血氧儀靈活度高,能夠在無創傷的基礎上快速測量人體的血氧飽和百分比(SpO2),還有脈搏頻率,受到了市場的廣泛好評,持續暢銷。
基于血液中的血紅蛋白對紅光和紅外線有不同的吸收能力,含氧血紅蛋白(HbO2)與還原血紅蛋白(Hb)相比,Hb吸收的紅光較多,紅外線較少。HbO2則相反,吸收的紅光較少,紅外線較多。紅光和紅外線LED燈在結構上緊挨著,這樣方便在手指的單一位置透光。光線從手指的一面穿透到另一面,被光敏二極管接收后,產生對應比例的電壓。
典型的便攜式指夾血氧儀原理框圖如下:
上圖中,模擬開關 RS2105 用于切換紅光 LED 和 紅外線 LED 燈,它們分時復用并且調制有一定的頻率,運放 RS321 配合 MCU 內部的 DAC 產生恒流輸出的信號,因為LED燈恒流工作可以獲得比較穩定的波長,發射電流常常達到數十mA,所以要求模擬開關的導通電阻最好小于 1Ω,RS2105 的導通電阻為 0.6Ω,滿足應用要求。
在光敏接收管側,運放 RS622 用于實現光電轉換,這就要求運放的輸入偏置電流 Ib 是 pA 級別的,另外運放的帶寬需要 5MHz 以上以滿足快速反應,低噪聲系列的運放能夠更好的提高系統的分辨率。在電源拓撲上,一種是用兩節干電池(3V)然后升壓到 5V 再降壓給系統各電路使用,另外一種帶有鋰電池,可以循環充電使用,低功耗 LDO RS3236 均適合這兩種拓撲系統。
低噪聲運放 RS622的主要參數如下:
◆ 寬工作電壓范圍:2.5V~5.5V;
◆低失調電壓:典型值 0.7mV,最大值 3mV;
◆低溫度漂移:典型值 2uV/°C;
◆低輸入偏置電流:1pA;
◆單位增益帶寬:7MHz;
◆靜態電流:600uA 每通道;
◆噪聲系數:11nV/√Hz。
模擬開關RS2105 的主要參數如下:
◆寬輸入電壓范圍:1.8V~5.5V;
◆導通電阻值:0.6Ω,最大 1Ω;
◆輸出電流持續:500mA;
◆-3dB 帶寬:30MHz;
◆靜態電流:小于 1uA;
◆有MSOP-10,TDFN-3*3-10L 封裝可選。
低功耗LDO RS3236的主要參數如下:
◆寬輸入電壓范圍:1.7V~7.5V,支持 4 節干電池輸入;
◆內部最大輸出限流點:>500mA;
◆超低靜態電流:20uA;
◆超低壓差:1mV/mA;
◆超高 PSRR:70dB@1KHz;
◆輸出電壓精度可選:1% 或者 2.5%;
◆多種固定輸出電壓可選,有 SOT-23,SOT-89-3,SOT-23-5,UTDFN-1*1-4L 封裝可選。
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