穿戴式血糖測(cè)試模塊電路分析

　　血糖測(cè)試電路分析：為了檢測(cè)葡萄糖氧化酶和葡萄糖反應(yīng)所生成的自由電子數(shù)，需要在電極兩端施加一固定偏壓，而后檢測(cè)該偏壓驅(qū)動(dòng)自由電子產(chǎn)生的電流來(lái)計(jì)算血糖質(zhì)量濃度值。根據(jù)測(cè)試片上所涂化學(xué)材質(zhì)的不同，所需要的偏置電壓也不相同，本設(shè)計(jì)中該偏置電壓是由液晶驅(qū)動(dòng)模塊的VLL1引腳輸出的1V穩(wěn)壓通過(guò)電阻分壓而得，偏置電壓在273mV左右。正常人的血液與葡萄糖氧化酶反應(yīng)后生成的電流大小為nA至μA級(jí)別，為了能將該電流量轉(zhuǎn)換成電壓量并且準(zhǔn)確測(cè)量出來(lái)，需要信號(hào)變換及電壓放大電路。 圖2所示是由比較器實(shí)現(xiàn)的放大電路，使用的是LL16芯片自身所帶的比較器模塊。比較器的正端接273mV的偏置電壓，該偏置電壓由LL16的LCD模塊提供的VLL1通過(guò)R6、R5和R4三個(gè)電阻分壓而得，濾波電容C4是為了濾除VLL1自身帶有的高頻噪聲，以保證偏置電壓的穩(wěn)定。比較器的負(fù)端連接試紙的酶電極，即四號(hào)引腳，電極上的自由電子在偏置電壓的驅(qū)動(dòng)下定向流動(dòng)，等效于一個(gè)電阻Rx，Rx阻值越小，血糖質(zhì)量濃度越高，計(jì)算出該等效電阻阻值同樣可以計(jì)算出血糖質(zhì)量濃度值。

　　數(shù)據(jù)深入分析：待測(cè)電阻Rx的阻值范圍為18k Ω至300kΩ，3V電池供電最低電壓為2.3V左右，為了保證比較器的最大輸出不能超出最低供電電壓，要求放大電路的放大倍數(shù)不能過(guò)大，所以取R3為120k Ω，這樣當(dāng)待測(cè)電阻為18kΩ時(shí)，放大電路的輸出電壓為2.1V，小于電池供電最低電壓。由于設(shè)計(jì)中放大電路的核心器件是比較器，此電路中比較器輸出為方波信號(hào)，比較器輸出端的電阻R和電容C1就是一階低通濾波電路，可以將高頻方波中的諧波信號(hào)濾除，得到一個(gè)比較穩(wěn)定的直流信號(hào);同樣為了避免比較器的輸出不超過(guò)正端極限，R1取值不能過(guò)大，同時(shí)為了達(dá)到比較好的濾波效果，其取值也不 能過(guò)小，所以取比較適中的15k Ω。為了盡可能的濾除高頻信號(hào)，C1的容值不能過(guò)小，但是如果C1取值過(guò)大，那么比較器負(fù)端就會(huì)有幅度比較大的紋波。經(jīng)過(guò)實(shí)際測(cè)試，C1取1 μF可以獲得比較好的整體效果。盡管R1和C1組成的濾波電路已經(jīng)對(duì)比較器的輸出信號(hào)進(jìn)行了一定程度的濾波，C1正端的信號(hào)仍有高頻紋波，為了保證血糖質(zhì)量濃度測(cè)量值的準(zhǔn)確度和一致性，R2和C2再一次對(duì)放大電路的輸出信號(hào)進(jìn)行濾波，由于是濾除高頻諧波，考慮到電容的最佳濾波頻率范圍，C2取10 μF，而R2取值10kΩ。