医疗电子实践

1、课 程 设 计 课 程 设 计 题 目： 医疗电子实践 学 院： 信息工程与自动化学院 专 业： 生物医学工程 年 级： 2014级 学生姓名： 赵丽莎 指导教师： 韩晓东 日 期： 2016.9.9 目录一Altium Designer软件3(一)软件介绍3（二） 电路板设计流程3二设计思路4三画出原理图及说明5四PCB图6五收获体会7六参考文献8一Altium Designer软件(一)软件介绍 1.Altium Designer软件是原Protel软件开发商Altium公司推出的一体化的电子产品开发系统，主要运行在Windows XP操作系统。这套软件通过把原理图设计、电路仿真、PCB绘

2、制编辑、拓扑逻辑自动布线、信号完整性分析和设计输出等技术的完美融合，为设计者提供了全新的设计解决方案，使设计者可以轻松进行设计，熟练使用这一软件必将使电路设计的质量和效率大大提高。 Altium Designer 除了全面继承包括Protel 99SE、Protel DXP在内的先前一系列版本的功能和优点外，还增加了许多改进和很多高端功能。该平台拓宽了板级设计的传统界面，全面集成了 FPGA 设计功能和 SOPC 设计实现功能，从而允许工程设计人员能将系统设计中的 FPGA 与 PCB 设计及嵌入式设计集成在一起。 由于 Altium Designer 在继承先前Protel软件功能的基础上，

3、综合了FPGA 设计和嵌入式系统软件设计功能，Altium Designer对计算机的系统需求比先前的版本要高一些。 随着电子技术的飞速发展和印制电路板加工工艺不断提高，大规模和超大规集成电路的不断涌现，现代电子线路系统已经变得非常复杂。同时电子产品有向小型化发展，在更小的空间内实现更复杂的电路功能，正因为如此，对印制路板的设计和制作要求也越来越高。快速、准确的完成电路板的设计对电子线工作者而言是一个挑战，同时也对设计工具提出了更高要求，像 Cadence 、werPCB 以及 Protel 等电子线路辅助设计软件应运而生。其中 Protel 在国内使最为广泛。2.Altium Designe

4、r软件的界面图1-1 Altium Designer软件的界面3. 功能 最基本的功能就是画原理图,设计PCB,另外还可以编辑Geber文件,以及FPGA的设计,可以将你的设计输出为PDF文档或者CAD文档以方便保护自己的设计或者配合结构件的设计。（2） 电路板设计流程用 Altium Designer绘制印制电路板的流程图新建原理图文件设置工作环境放置元件开始新建工程是否合格原理图的布线原理图电气检查设置布线规则元件布局及调整布线及其调整编译和调整加载网络表电气规则检查加载元件封装规划PCB结束保存并打印输出创建PCB生成报表文件生成网络表否是 图1-2 印制电路板流程图二设计思路血氧测量原

5、理 氧是维系人类生命的基础，心脏的收缩和舒张使得人体的血液脉动地流过肺部，一定量的还原血红蛋白(HbR)与肺部中摄取的氧气结合成氧和血红蛋白 (HbO2)，另有约2的氧溶解在血浆里。这些血液通过动脉一直输送到毛细血管，然后在毛细血管中将氧释放，以维持组织细胞的新陈代谢。血氧饱和度 (SO2)是血液中被氧结合的氧合血红蛋白(HbO2)的容量占全部可结合的血红蛋白(Hb)容量的百分比，即血液中血氧的浓度，它是呼吸循环的重要生理参数。而功能性氧饱和度为HbO2浓度与HbO2 Hb浓度之比，有别于氧合血红蛋白所占百分数。因此，监测动脉血氧饱和度(SaO2)可以对肺的氧合和血红蛋白携氧能力进行估计。 血

6、氧饱和度是衡量人体血液携带氧的能力的重要参数。血氧饱和度的测量目前广泛应用有透射法（或反射法）、双波长（红光R：660nm和红外光IR：940nm）光电检测技术，检测红光和红外光通过动脉血的光吸收引起的交变成分之比IIR/IR和非脉动组织（表皮、肌肉、静脉血等）引起光吸收的稳定分量（直流）值，通过计算可得到血氧饱和度值SPO2，这里采用透射法双波长光电检测技术。由于光电信号的脉动规律与心脏搏动的规律一致，所以根据检出信号的周期可同时确定脉率，因而亦称该方法为脉搏血氧饱和度测量。这种测量方法用指套式血氧饱和度传感器测量红光（660nm）和红外光（940nm）波长光强度经过手指后的变化，计算其中的

7、脉动量与直流量后，查表可以计算出血氧饱和度值。下图为充氧血和减氧血对660nm和940nm波长的红光吸收系数曲线。图1-3 充氧血和减氧血对660nm 和940nm 波长的光吸收系数曲线三画出原理图及说明 1.方法（1）在菜单栏选择File New Project PCB Project，按照提示输入文件名并保存即可。 （2）新建原理图 在左侧“Projects”中右键点击工程名，在“给工程添加新的”中选择“Schematic”，工程中就出现了新的原理图。（3）放置元器件，然后依次连线。2.创建的原理图的文件3.原理图如下图1-4 测量血氧饱和度的原理图（1）电流电压转换 ：血氧传感器输出信号

8、为微弱电流信号，输出电流在1uA左右，经过 I-V转换电路后为电压信号。其中AD795具有很好的直流特性，它的输入偏置电流只有1pA，是精准的电流电压转换放大芯片，满足电流放大要求。C1与R3并联，起低通滤波作用并防止振荡；后接C6，R7 进行高通滤波，滤除直流分量；再接二阶低通滤波以滤除杂波，此时 660nm和 940nm的光信号已经转为滤波后的电压信号。 （2）电压放大： 经过电流电压转换和高通低通滤波后所得的电压信号由 AD620R 采集并进行放大。放大倍数为 G=49.4/2+1=25.7 （3）调零及滤波： 因光电的直流分量较大，高通滤波截止频率过低会影响正确信号的波形，这里由加法电

9、路的原理设计了调零电路来去除部分直流分量，并进行低通滤波和放大来改善波形。 （4）电压跟随器的应用 ：经过有源二阶低通滤波后所得的信号可能不是很稳定，在这里我们应用了电压跟随器，它的作用是限制最大输出电压、加大电流输出和减小输出阻抗等。 四PCB图1.方法在 PCB 编辑器窗口左侧的工作面板上，单击左下角的【 Files 】标签 ，打开【 Files 】 菜单。单击【 Files 】面板中的【 New From Template 】标题栏下的 “ PCB Template”选项 ，选择所需要的模板。2.创建PCB图的文件3.导入网络表格后的PCB图激活 PCB 文件 ， 执行菜单命令 【 De

10、sign 】 / 【 Import Changes From 单片机最小系统 .PrjPCB 】 。 图1-5 导入网络表格后的PCB图4.元件布局后的PCB图（1）选中红色器件盒，在键盘上按下 Delete 键，将其删除。（2）选中某个元件，按住鼠标左键拖动到板合适的位置后放开鼠标左键（在拖动过程中按下空格键可以旋转位置），将各个元件调整到适合的位置。图1-6 元件布局后的PCB图5.绘制好导线的PCB图图1-7 绘制好导线的PCB图五收获体会 这次实习，在老师和同学的共同帮助下愉快的结束了。它不仅加深同学与老师的了解，还学到了好多现代化的东西，让我受益匪浅！感谢老师这一周来的悉心指导！这一

11、周我们学习了Altium Designer的使用，又学到了很多东西，而且感到非常有趣，同时感到这一软件我们电路分析上带来的方便与快捷，我们主要学习电路图的绘制和分析过程。而且通过这一周的学习我们可以轻松的完成一个电路和系统的设计任务。通过本次的学习，我初步掌握了Altium Designer软件的使用方法，它是一个很有用的软件，对我们以后的工作很有帮助。在这次实习之前，我曾经在实验室了解过有关该软件的一些内容，但没有具体操作过该软件，这次实习给了我一次很好的实践机会。在练习Altium Designer中遇到的问题做了总结，能够熟练地画出原理图，但对于画PCB图还是有一定的欠缺和不足之处，有了

12、许多经验，并且在平时的时间里我也在不断的练习Altium Designer,在练习过程中，我感觉到学习一种技术，不仅需要掌握相关的知识，还需要冷静的头脑，遇到问题能够分析解决，不能自乱阵脚。这次实习让我懂得，做技术活的我要通过不断地学习锻炼自己心态。另外通过学习Altium Designer我对自己的专业又有了不少的兴趣，我觉得要想学好Altium Designer也不是一两天是事，那也是一个不断学习，不断探索的过程，许多细节问题不经过专业的学习和磨练还是不行的，不过我相信，在我以后运用Altium Designer的过程中我的水平还会有进一步的提高。虽然实习结束了，但是我会在课余时间坚持练习Altium Designer软件，争取能够早日熟练的掌握这个软件，为以后的工作早做准备。虽然实习时间比较短，但我