固定偏壓量測(cè)電流應(yīng)用設(shè)計(jì)方案

　　一般常見的以固定偏壓方式量測(cè)電流訊號(hào)，相關(guān)應(yīng)用如：一氧化碳(CO)濃度計(jì)、血糖計(jì)…等，此類應(yīng)用廣泛，本文僅以血糖計(jì)作為量測(cè)說(shuō)明。

　　一、纮康科技HY11P系列簡(jiǎn)介
　　利用測(cè)試試紙做為葡萄糖訊號(hào)的擷取來(lái)源，以固定偏壓方式激發(fā)試紙與血液的電化學(xué)反應(yīng)成為電流訊號(hào)輸出，再經(jīng)由纮康科技的單片機(jī)“HY11P13 ” 量測(cè)電流訊號(hào)、運(yùn)算、數(shù)字輸出顯示，如圖 1，以最少的組件達(dá)成偏壓式電流量測(cè)方案。
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　　·單片機(jī)簡(jiǎn)介

　　·8位加強(qiáng)型精簡(jiǎn)指令集,共有66個(gè)指令包含硬件乘法指令及查表指令
　　·2.0V to 3.6V工作電壓范圍，-40℃~85℃工作溫度范圍.
　　·外部石英震蕩器及內(nèi)部高精度RC震蕩器，6種CPU工作頻率切換選擇，可讓使用者達(dá)到最佳省電規(guī)劃
?　　運(yùn)行模式 300uA＠2MHz
?　　待機(jī)模式 3uA@32KHz
　　　休眠模式 1uA
　　·4KWord OTP (One Time Programmable) Type程序內(nèi)存，256Byte數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器
　　·Brownout and Watch dog Timer，可防止CPU進(jìn)入死機(jī)模式
　　·18-bit 全差動(dòng)輸入ΣΔADC模擬數(shù)字轉(zhuǎn)換器
　　　內(nèi)置 PGA (Programmable Gain Amplifier) 及可有1/4 ,1/2, 1. …..128倍10種輸入信號(hào)放大倍率選擇
　　　內(nèi)置輸入零點(diǎn)調(diào)整, 可針對(duì)不同應(yīng)用增加其量測(cè)范圍
　　　內(nèi)置高阻抗輸入緩沖器(32以上輸入倍率不適用)
　　　內(nèi)置絕對(duì)溫度傳感器
　　·超低輸入噪聲(<1uVpp)運(yùn)算放大器, 可提供高輸出阻抗小訊號(hào)的放大及小電流的電壓轉(zhuǎn)換
　　·1.0V低溫飄系數(shù)參考電壓源輸出，具有Push-Pull驅(qū)動(dòng)能力，可提供傳感器驅(qū)動(dòng)電壓
　　·10mA低壓差穩(wěn)壓電源輸出，可有4種不同輸出電壓選擇
　　·4x20 LCD液晶驅(qū)動(dòng)器
　　　Static、1/2、1/3、1/4 Duty及1/3 Bias軟件選擇
　　　內(nèi)建Charge Pump穩(wěn)壓線路，提供4種LCD偏壓
　　·8-bit Timer A
　　·16-bit Timer B模塊具Capture/Compare 功能
　　·16-bit Timer C 模塊具PWM/PFD波形產(chǎn)生功能
　　·串行通訊SPI模塊

　　二、血糖試紙簡(jiǎn)介
　　由于各家試紙組成成分不同，本文以等效電路作為探討的方向，項(xiàng)目啟動(dòng)前，必須先了解試紙的等效電路(如圖 3)、電化學(xué)反應(yīng)時(shí)間(圖 4)、電流轉(zhuǎn)換公式…等。

　　·等效電路
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　　·電化學(xué)反應(yīng)時(shí)間
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　　VR：固定偏壓
　　Reaction time：試紙反應(yīng)時(shí)間
　　Measuring time：試紙量測(cè)時(shí)間

　　·電流轉(zhuǎn)換公式
　　范例：
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　　I：電流(μA)
　　F(code)：不同試紙會(huì)有不同的參數(shù)
　　T(t)：溫度系數(shù)

　　三、訊號(hào)量測(cè)
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　　步驟一：調(diào)整R2電阻，透過(guò)芯片內(nèi)部放大器(OP)前置網(wǎng)絡(luò)開關(guān)，使試紙(Strip)有一固定偏壓，即S1對(duì)應(yīng)ACM電壓為VR，并記錄校正VR值。
　　步驟二：當(dāng)試紙插入機(jī)器，并與血液反應(yīng)后，試紙阻抗會(huì)隨著血糖濃度變化，OP會(huì)回授電流，讓S1保持一固定偏壓。
　　步驟三：量測(cè)R3電阻的電壓，透過(guò)模擬網(wǎng)絡(luò)輸入至ΣΔAD量測(cè)，并透過(guò)CPU算出電流，代入公式換算為血糖值。

　　四、參考線路
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