隨著糖尿病和心臟病等嚴重疾病的發病率激增，伴隨而來的是對精確的便攜式家用患者監測系統的需求，這包括膽固醇、血液情況、血壓監測、以及其它便攜式醫療器件。而且，更重要的是裝置的使用者能夠跟進個人測試的結果。移動電話業界的技術進步，創建了相當統一的標準和外形尺寸，令產品對消費者的可用性及易用性大大提高。對于患者監測設備，達到這種階段的簡化過程需要考慮很多情況。本文將借助集成電路 (IC) 在移動電話行業中取得的成功，一一列舉這些考慮因素，而更重要的是介紹能幫助此簡化過程的最新型 IC 器件。
根據移動電話的演進方式，有多項明顯趨勢是所有便攜式裝置都應該考慮的。以下將要討論的內容包括：I/O標準、USB端口的優點、ESD保護的耐久性、以及使用模擬開關來提高醫療裝置中 FPGA 和 ASIC 的功能性。
隨著 ASIC 和 FPGA 越來越普及，使用它們作為裝置的核心似乎是自然不過的決定。這種決定的初始成本優勢是可以很容易計算出的，但重要的是還得考慮集成為一體化裝置所需要的各種器件。便攜式設計的核心工作電壓常常為2.5V或者更低，在脫離電池工作時這一點非常有用，可以利用一種升壓功率管理器件以最小的電壓差維持效率。但是，能在 ASIC 中實現這種低核心電壓以及豐富門數的技術也不是沒有缺點的，相反這些器件很容易受到高電壓峰值 (即便電流值很小) 的影響，這些峰值被稱作靜電放電 (ESD)。
如果在數據手冊中均列出了技術規范，ASIC 的 ESD 額定值約為 2kV HBM (人體模型)。對于便攜式醫療裝置中的內部接口，這不成為問題，但是ESD會導致任何與外部連接器相連的硅器件失效。
對于這樣的情形，模擬開關是十分理想的選擇。從視頻到數據 I/O 端口、乃至音頻耳機等連接器接口，都是模擬開關所適合的應用。飛兆半導體是開關市場中的領導者，這些開關能夠輕易地支持 8kV HBM 保護，甚至超過 10kV;帶寬從幾千赫至最新式視頻開關系列的超過 1GHz 的傳輸率。它們不僅可以保護 ASIC，還可以在接近芯片級的封裝中增添功能。它們的功能用語也就是標準開關的用語，即 SPST 相應于單極單擲開關;SPDT 則為雙擲。單個封裝中的開關數量可以是1~4個，支持單端和差分接口。增加模擬開關能夠帶來變化多樣的ASIC。例如，如果某個醫療裝置中有兩個獨立的傳感器 (如某個糖尿病檢測器中的兩個血液分析傳感器，一個作為備份;另一個作為精確測量)，可使用一個 SPDT 開關在 ASIC 和每個傳感器之間進行切換。耳機端口可使用專用開關，用來在兩個聲音發生器之間進行切換，或者提供下沖保護，以避免在將耳機插入插孔時聽到輕微的爆破聲。
所有便攜式裝置的一個重要特點就是添加存儲的能力。存儲卡的標準眾多，幾種最常見的標準是 SD、 MicroSD 以及 XD。為了避免使設計局限于使用一種存儲卡，使用模擬開關便能夠實現添加兩個以上的存儲卡插槽。因為每次只能訪問一個存儲卡，所以不需要使用動態集線器型開關。SD卡發展到能夠將應用程序集成進實際的存儲卡中。應用程序包括“藍牙”、Wi-Fi、指紋掃描器和GPS等，這種發展還在繼續。在便攜式設計中增加SD卡功能，將可以隨著這些插卡得到發展時獲得益處。
如前所述，假如需要對各種視頻信號源進行混合，也可以使用模擬開關。對于便攜式醫療裝置，這并不是常見的要求，但是在其它所有類型的便攜式裝置上，視頻輸出連接器已經愈來愈普遍。移動電話已經開始增加這類功能，主要用于瀏覽附帶相機拍攝的照片。那么為什么要在醫療裝置上設置視頻輸出端口?
因為復合視頻輸出能夠讓用者完整地回顧所有記錄、或者用于以全尺寸回放視頻。圖形處理常常是 ASIC 供應商提供的一種選項，但是還需要一個視頻驅動器的驅動電纜。飛兆半導體的最新型 FMS6501 是一款超小型的集成式視頻濾波器和線路驅動器，同時可提供 ESD 保護。
不管是否存在視頻端口，這種器件都必須具有輸入和輸出外部數據的方法。如果這個端口也是電池充電的主要端口就更加理想。獲廣泛采用的 I/O 端口的通用串行總線 (USB) 標準正好能做到這點，而且已經幾乎取代了以前的串行連接。隨著 USB 技術變得日趨成熟，USB 將擁有更多的選項。USB OTG (On The Go) 不需要使用 PC 來建立通信連接，就可以將醫療裝置直接與打印機相連。此外，無線 USB帶來了更多的便利。在這種情況下，主要的決定是將 USB 收發器與 ASIC 集成還是使用獨立的 PHY 級收發器。使用分立式收發器方式的優點類似于上述使用模擬開關的優點。它們省掉了 ASIC 用于復雜 I/O 的接腳，并為昂貴的核心器件提供 ESD 緩沖。飛兆半導體的 USB 收發器的ESD 保護達到 15kV，為業界的最高水平。PC 中的 USB 端口亦可通過 Vbus 接腳來提供500mA 下5V的電源。該電源可用來以同步方式為裝置提供能量，甚至可以用來為電池充電。請參照 USB 標準來保證與電源技術規范兼容，有可能需要在端口上同時設置一個限流裝置，例如飛兆半導體的 Intellimax(r) 器件。
醫療消費品追求的是易用、耐用和精確。便攜技術的潛能已經顯現，并在當今移動電話業中得到驗證，希望只需維持盡可能少的便攜器件。醫療界必須走類似的發展道路，例如：一體化血液分析儀、體溫計、以及血壓裝置。當醫療裝置通過 USB 端口與 PC 的分析能力相結合時，患者便能夠進行精確測試并全程跟蹤。了解這些小信號領域中前沿 IC，將可開發出更優秀的終端醫療產品。
歡迎分享本文，轉載請保留出處：http://www.eechina.com/thread-158291-1-1.html 【打印本頁】