心电图（ECG）设计的六大挑战及应对策略(六)——教你如何防止ECG子系统受到各种外部和环境辐射影响 by ADI_Amy
心电图(ECG)是一种常见的医疗记录，在许多恶劣的环境中，它也必须清晰可读并保持精确。随着ECG子系统越来越多地投入医院外应用，制造商面临着持续的降低系统成本并缩短开发时间，同时保持或提高性能水平的压力，这就给ECG设计工程师提出了相当严苛的要求：实现一种安全有效、 能够应对目标使用环境挑战的ECG子系统。
我们分六个部分来谈将遇到的设计挑战，以及应对之道。上周我们谈到的主题是“如何保持电噪声的总和尽可能小，不致影响ECG诊断”（http://ezchina.analog.com/thread/8753），本周主题——如何防止ECG子系统受到各种外部和环境辐射影响
必须防止ECG子系统受到各种外部和环境辐射影响。例如，邻近的医疗设备以及环境中的高频工业或消费电子设备，可能产生相当大并具有复杂调制和传输协议的电场和磁场。干扰信号可能通过传导或辐射发射到达ECG前端。
因此，设计师必须在设计过程的早期就考虑关于辐射发 射、辐射敏感性、抗扰度、传导发射和传导敏感性/抗扰性 的管制标准。由于全球大气污染，越来越难以找到一个能 够对设备进行全频谱测试的开阔试验场地(OATS)。在某些 国家和地区，现在可以用全高10米的测试室代替OATS。
系统设计师必须与EMC测试机构合作，按照IEC60601第三 版及其衍生标准的规定，确定基本性能的等级。在正式通 过无法被认可时，还必须将读数余量规定为在某一特定频 率具有0.1 dB余量，因为多个地点的OATS与10米测试室的读 数之间可能存在高达±4.0 dB的偏差。通常，8.4 dB余量视为 保守要求。
设计师应当检查ECG的PCB尺寸、连接到系统其余部分的 数字和/或模拟I/O、输入电源形式、接地和法拉第屏蔽； 法拉第屏蔽有助于防止保护二极管和ECG设计中嵌入的其 他电流检测到辐射发射。ECG电缆本身在与电缆长度相关 的特定频率时可能发生谐振。如果这些谐振之一受内部时 钟或ECG设计内部的发射极激励，设计可能难以符合B级 标准。因此，各种电缆上可能需要共模/差分扼流圈和线上 铁氧体电感。
正式测试之前，设计师可以考虑用一系列的电场和磁场探 针来嗅探设计，并通过频谱分析仪确定辐射频率和谐波。 执行一系列预扫描可以确定热点频率的位置及其与限值的 接近程度。然后查阅辐射源列表，设计师就能确定此发射 极是否需要法拉第屏蔽，或者降低信号边沿速度是否就足 够了。系统内部的某些电缆可能需要铁氧体电感或其他滤 波器来抑制谐振或高电平发射极。
另一种解决方案是选用符合辐射发射和输入辐射敏感度要 求的高集成度、小型封装器件。ADAS1000 ECG AFE满足这 些需求，是市场上首款集成导联脱落检测、呼吸监测和起 搏器脉冲检测的单芯片器件。
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