據(jù)世界衛(wèi)生組織的統(tǒng)計(jì)，全球糖尿病患者人數(shù)約為1.55億,，預(yù)計(jì)到2025年將增加至3億,。由于人體內(nèi)血糖值的高或低都會(huì)嚴(yán)重威脅健康,，因此采取預(yù)防和監(jiān)測(cè)措施變得非常重要。所以,，您可以想象,，未來(lái)可能會(huì)有百萬(wàn)臺(tái)個(gè)人便攜式血糖監(jiān)測(cè)儀（BGMs）的需求。
現(xiàn)代血糖監(jiān)測(cè)儀需要在更小的尺寸內(nèi)實(shí)現(xiàn)高度集成,，以便人們攜帶,。同時(shí)，為了滿足患者的日常需求,，該種高性能設(shè)備還需要具備只需少量血液就可準(zhǔn)確測(cè)量血糖水平的功能,。
血糖監(jiān)測(cè)儀傳感器前端的精密多路復(fù)用器無(wú)需糖尿病患者使用指尖進(jìn)行多次測(cè)量。盡管多路復(fù)用器似乎只能處理在不同信號(hào)通道之間切換的簡(jiǎn)易工作,，但實(shí)際上,，它在準(zhǔn)確測(cè)量從傳感帶接收到的信號(hào)方面起著重要作用。
選擇正確的精密多路復(fù)用器可幫助設(shè)計(jì)小型血糖監(jiān)測(cè)儀的工程師克服有關(guān)電流泄漏,、電容導(dǎo)通和尺寸限制等方面的主要設(shè)計(jì)挑戰(zhàn),。了解這些參數(shù)的重要性可幫助工程師更好地進(jìn)行設(shè)計(jì)，而糖尿病患者可減輕疼痛并改善生活質(zhì)量,。
超低泄漏電流（ILEAKAGE）
血糖監(jiān)測(cè)儀使用試紙與患者的血液相互作用,，產(chǎn)生化學(xué)反應(yīng)，并借助特殊的傳感帶產(chǎn)生電流信號(hào),。該電流信號(hào)很小,，通常可在跨阻放大器（TIA）級(jí)中轉(zhuǎn)換為放大的電壓信號(hào),。來(lái)自傳感器帶的電流信號(hào)通過(guò)可配置的增益設(shè)置被饋送到TIA,，然后由模數(shù)轉(zhuǎn)換器（ADC,，通常處在微控制器內(nèi)部）進(jìn)行采樣。
圖1：血糖監(jiān)測(cè)儀模擬前端中的精密多路復(fù)用器使用示例
圖1所示為一個(gè)通道4:1多路復(fù)用器,，為運(yùn)算放大器(op-amp)的可配置增益切換四個(gè)不同的反饋元件,。外部電阻器RF（如圖1所示），或者利用四個(gè)通道中始終關(guān)閉的一個(gè)通道,，可確保放大器不在開(kāi)環(huán)配置下工作,。盡管圖1中所示為四個(gè)反饋電阻，但根據(jù)所需的不同增益設(shè)置,，甚至可以增加或減少電阻數(shù)量
根據(jù)試紙的電流輸出,，這些增益設(shè)置是必須的，其范圍可能在10?A至80?A之間,，具體取決于血糖水平的高低,。也可更改范圍，以便在不同時(shí)間或針對(duì)不同患者測(cè)量血糖水平,。
為此,，設(shè)計(jì)人員不僅需要低導(dǎo)通電阻（RON），而且還需超低泄漏多路復(fù)用器來(lái)提高ADC精度,。
原因很簡(jiǎn)單：當(dāng)開(kāi)關(guān)接通時(shí),，來(lái)自多路復(fù)用器的泄漏電流會(huì)加到來(lái)自傳感帶的電流信號(hào)中，并流經(jīng)反饋電阻,，從而導(dǎo)致在運(yùn)算放大器的輸出端提供錯(cuò)誤讀數(shù),。然后，此錯(cuò)誤輸出電壓值會(huì)饋送到ADC,，這使得ADC在轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號(hào)進(jìn)行處理時(shí)會(huì)在顯示屏上顯示不精確的讀數(shù),。
所以，綜上所述,，多路復(fù)用器的漏電流越小,，輸出端獲得的讀數(shù)就越精確。
TI已發(fā)布一系列滿足超低泄漏要求的精密多路復(fù)用器,。TMUX1104（在圖1中突出顯示）提供了極低的導(dǎo)通泄漏（25°C時(shí)為3pA-TYP和50pA-MAX）,。由于超低漏電流，TMUX1104能夠?qū)⑿盘?hào)從高源阻抗輸入切換到高輸入阻抗運(yùn)算放大器,，且具有最小的偏移誤差,。
低電容（CON）
影響血糖監(jiān)測(cè)儀應(yīng)用中多路復(fù)用器性能的另一個(gè)重要參數(shù)是導(dǎo)通電容CON。CON會(huì)影響多路復(fù)用器的沉降性能,，從而影響系統(tǒng)的瞬態(tài)性能,。
忽略多路復(fù)用器的CON規(guī)范時(shí)，TIA電路可能會(huì)出現(xiàn)穩(wěn)定性問(wèn)題。多路復(fù)用器的CON可能會(huì)引起振蕩,，從而導(dǎo)致信號(hào)鏈的瞬態(tài)性能較差,。盡管系統(tǒng)設(shè)計(jì)人員可能不會(huì)有意在設(shè)計(jì)中增加電容，但多路復(fù)用器的CON可能足夠大,，以至于影響系統(tǒng),。
選擇低CON的多路復(fù)用器可幫助最大限度地減少由這些常見(jiàn)電路挑戰(zhàn)引起的問(wèn)題。當(dāng)多路復(fù)用器通道導(dǎo)通時(shí),，多路復(fù)用器的CON代表系統(tǒng)看到的等效于接地的電容。模擬多路復(fù)用器的CON典型值范圍從幾十微微法拉（pF）到超過(guò)400pF不等,。但是,，TMUX1104器件的CON低至35pF。
如果使用四通道單刀單擲（1:1）開(kāi)關(guān)進(jìn)行可配置的增益控制,，如圖2所示,，則每個(gè)單獨(dú)通道都有自己的CON。當(dāng)所有通道導(dǎo)通時(shí),，CON將并聯(lián)放置,。保持四個(gè)通道中的一個(gè)通道始終關(guān)閉可確保放大器不在開(kāi)環(huán)配置下工作。如果未選擇多路復(fù)用器來(lái)優(yōu)化導(dǎo)通電容,，則1:1開(kāi)關(guān)的單個(gè)通道通?？删哂?0pF的電容。因此,，在所有四個(gè)通道均導(dǎo)通的情況下,，反饋路徑的總CON將為280pF。相反,，如果使用僅具有35pF CON的TMUX1104,，則在所有通道都導(dǎo)通的情況下，總反饋電容僅為140pF,。
圖2：可配置的增益控制
小型血糖監(jiān)測(cè)儀的注意事項(xiàng)
無(wú)論是手機(jī),、筆記本電腦還是平板電腦，更智能,、更小,、更輕的解決方案是大勢(shì)所趨。血糖監(jiān)測(cè)儀等便攜式醫(yī)療設(shè)備也是如此,?；颊吒矚g可提供精確讀數(shù)且易于攜帶的小型血糖監(jiān)測(cè)儀。這給設(shè)計(jì)人員尋找精確,、小巧的新型解決方案時(shí)帶來(lái)了挑戰(zhàn),。
TMUX11x精密多路復(fù)用器系列支持采用小引線和無(wú)引線封裝的寬工作電源（1.08V至5.5V單電源或±2.5V雙電源）。這些器件具有極低導(dǎo)通電流,、低CON和小封裝選項(xiàng),，使其可用于需要高精度測(cè)量的便攜式醫(yī)療應(yīng)用,。TMUX1104是業(yè)界最小的單通道4:1精密多路復(fù)用器之一（如圖3所示）。該器件具有超低泄漏電流（3pA_TYP）和8_nA的低電源電流,，極其適合諸如由電池供電的血糖監(jiān)測(cè)儀等便攜式醫(yī)療應(yīng)用,。
圖3：TMUX1104DQA（10-USON封裝）
設(shè)計(jì)精確的血糖監(jiān)測(cè)儀時(shí)，無(wú)需權(quán)衡系統(tǒng)的精確性或穩(wěn)定性,。只需在傳感器前端選擇一個(gè)具有極低泄漏電流,、低CON并采用小封裝的精密多路復(fù)用器即可。
其他資源
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