原標(biāo)題：基于Cortex-M4醫(yī)療設(shè)備多通道模擬量采集器的設(shè)計(jì)

基于Cortex-M4醫(yī)療設(shè)備多通道模擬量采集器的設(shè)計(jì)，以下是對(duì)其設(shè)計(jì)要點(diǎn)及優(yōu)勢(shì)的詳細(xì)闡述：

一、設(shè)計(jì)概述

該采集器采用Cortex-M4處理器內(nèi)核的STM32F372微控制器作為核心，該微控制器支持DSP指令，內(nèi)置浮點(diǎn)單元（FPU），運(yùn)行頻率高達(dá)72MHz。其內(nèi)部集成的SDADC（Sigma-Delta模數(shù)轉(zhuǎn)換器）是高性能、低功耗的模塊，具有16位的采樣精度和50ksps的采樣速率，同時(shí)內(nèi)部集成了7級(jí)運(yùn)算放大器，能夠?qū)崿F(xiàn)模擬量的高精度、高速度采集。

二、設(shè)計(jì)特點(diǎn)

1. 成本節(jié)約與空間優(yōu)化：

• 與傳統(tǒng)的MCU+ADC模擬量方案相比，該設(shè)計(jì)僅使用一顆STM32F372芯片，利用內(nèi)部集成的SDADC外設(shè)，顯著節(jié)省了成本，并減小了PCB的空間。

2. 多通道模擬開關(guān)的應(yīng)用：

• 與使用多通道ADC芯片的方案相比，該設(shè)計(jì)采用多通道模擬開關(guān)，使得通道之間的干擾更小，隔離效果更好，同時(shí)成本也更低。

3. 高精度基準(zhǔn)源：

• SDADC模塊擁有獨(dú)立的電源和參考源引腳，為了獲得高精度，設(shè)計(jì)采用了TI生產(chǎn)的溫漂50ppm的2.5V電壓基準(zhǔn)源芯片REF3025作為參考。

4. 模擬地與數(shù)字地隔離：

• 為了避免模擬信號(hào)和數(shù)字信號(hào)之間的干擾，設(shè)計(jì)采用了模擬地和數(shù)字地隔離的方案。

5. 前端電路設(shè)計(jì)：

• 模擬量前端設(shè)計(jì)為惠斯登電橋的PT100測(cè)量電路，也可根據(jù)實(shí)際需求設(shè)計(jì)成測(cè)量0mA~20mA信號(hào)的電路。該采集系統(tǒng)能夠測(cè)量電壓和電流信號(hào)，并可根據(jù)實(shí)際應(yīng)用來設(shè)計(jì)采集器前端電路。

6. 濾波與數(shù)據(jù)變換處理：

• 模擬前端的差分信號(hào)經(jīng)過模擬開關(guān)選擇后，進(jìn)入模擬信號(hào)的濾波網(wǎng)絡(luò)，濾除共模干擾。經(jīng)過濾波的差分信號(hào)再進(jìn)入STM32F372的SDADC模塊引腳進(jìn)行轉(zhuǎn)換。此外，采集器還通過軟件濾波進(jìn)一步去除干擾數(shù)據(jù)，提高采集精度。

三、通信方式

模擬量采集器可以通過IIC、RS232、RS485、CAN等通信方式和主控器進(jìn)行通信。STM32F372芯片內(nèi)部集成了這些外設(shè)，可以在不增加硬件成本的情況下自由選擇通信方式，大大方便了用戶。

四、應(yīng)用優(yōu)勢(shì)

1. 高精度與高速采集：

• 利用SDADC進(jìn)行模擬量的采樣和放大，使得采集器具有高精度和高速采集的特點(diǎn)。

2. 穩(wěn)定性好：

• 現(xiàn)場運(yùn)行表明，該采集器穩(wěn)定性好，能夠長時(shí)間穩(wěn)定運(yùn)行。

3. 成本低廉：

• 高度整合多種外設(shè)到一個(gè)芯片上，大大降低成本，同時(shí)減小了體積。

4. 多通道擴(kuò)展方便：

• 使用了新穎的方案來擴(kuò)展多通道模擬量，使得多通道擴(kuò)展更加方便。

5. 適用范圍廣：

• 該采集器特別適用于醫(yī)療設(shè)備的溫度和壓力采集，同時(shí)也可用于電流、水質(zhì)等方面的測(cè)量。

綜上所述，基于Cortex-M4醫(yī)療設(shè)備多通道模擬量采集器的設(shè)計(jì)具有諸多優(yōu)勢(shì)，能夠滿足醫(yī)療設(shè)備對(duì)高精度、高速度、高穩(wěn)定性采集器的需求。