心電圖測(cè)試儀輻射抗擾度的干擾機(jī)理

　　在心電圖測(cè)試儀的使用過(guò)程中，由于受到外界電磁場(chǎng)輻射的干擾，設(shè)備性能下降，誤動(dòng)作，誤診斷，甚至是醫(yī)療事故，時(shí)有發(fā)生。因此，提高心電圖測(cè)試儀的輻射抗干擾能力，成為當(dāng)務(wù)之急。本文從心電圖測(cè)試儀信號(hào)線的選取布置和電路設(shè)計(jì)兩方面著手，提出針對(duì)心電圖測(cè)試儀輻射抗擾度試驗(yàn)的一系列對(duì)策措施。

 

　　二、輻射抗擾度的干擾機(jī)理

　　在YY0505試驗(yàn)中，用1kHz的正弦波對(duì)信號(hào)進(jìn)行80%的幅度調(diào)制后，經(jīng)功率放大器后將調(diào)制信號(hào)加在天線上，在80MHz-2.5GHz頻率范圍內(nèi)進(jìn)行掃描試驗(yàn)。

　　三、心電圖測(cè)試儀在射頻輻射抗擾度試驗(yàn)中存在的問(wèn)題

　　心電圖測(cè)試儀在射頻輻射抗擾度試驗(yàn)中產(chǎn)生的誤動(dòng)作現(xiàn)象主要有以下幾種：

　?。?）屏幕出現(xiàn)閃屏、花屏現(xiàn)象；

　?。?）心電圖曲線發(fā)生畸變；

　?。?）心電圖測(cè)試儀無(wú)法操控。

　　經(jīng)分析，以上現(xiàn)象主要是輻射干擾信號(hào)對(duì)心電圖測(cè)試儀的線纜和電路進(jìn)行耦合干擾造成的，基于這個(gè)情況，我們分別從心電圖測(cè)試儀信號(hào)線的選取布置和電路設(shè)計(jì)兩個(gè)方面進(jìn)行探討。

　　在信號(hào)線的選取布置方面，有以下幾點(diǎn)需要注意：

　　（1）采用的外接線是否采用屏蔽；

　?。?）線纜接口插座是否接地；

　?。?）心電圖測(cè)試模塊間連線是否過(guò)長(zhǎng)。

　　而在電路設(shè)計(jì)方面，以下幾點(diǎn)也需要注意：

　?。?）是否對(duì)接口電路進(jìn)行濾波處理；

　?。?）PCB板走線環(huán)路是否太大；

　?。?）數(shù)字處理IC的空腳是否未處理。

　　可以說(shuō)，對(duì)以上這些問(wèn)題的處理，是提高心電圖測(cè)試儀輻射抗干擾能力的關(guān)鍵所在。

　　四、對(duì)策與應(yīng)對(duì)方案

　　4.1基于信號(hào)線的選取布置的對(duì)策方案

　　首先，外接的信號(hào)連線最好選用64編的屏蔽電纜，且將信號(hào)線的屏蔽層和接口插座的金屬部分進(jìn)行360度搭接，以保證有良好的屏蔽效果，減少輻射干擾信號(hào)對(duì)電纜的耦合干擾。

　　其次，盡量縮短功能模塊間的連線。并且，電纜在滿足連接的情況下，高頻信號(hào)的輸入和輸出線盡量不要相互捆扎在一起。

　　最后 ，電纜走線盡量靠近金屬外殼或接地平面且遠(yuǎn)離金屬外殼上的縫隙、開(kāi)口。

　　通過(guò)以上方案對(duì)信號(hào)線選取布置的處理，心電圖測(cè)試儀的輻射抗干擾能力有了一定的提高，但是還是不能完全滿足YY0505中A級(jí)的判定標(biāo)準(zhǔn)，我們必須對(duì)其電路部分進(jìn)行優(yōu)化處理。

　　4.2基于電路設(shè)計(jì)的對(duì)策方案

　　對(duì)于電路設(shè)計(jì)部分，在接口電路處增加濾波，并且對(duì)PCB板進(jìn)行合理的設(shè)計(jì)對(duì)增強(qiáng)輻射抗干擾能力有顯著效果。下面就針對(duì)上面的兩種情況進(jìn)行討論。

　　首先，對(duì)于接口電路的電源部分，加大電源的共模電感感量，或在電源板到主板的供電接口處加共模濾波器，可以有效抑制干擾信號(hào)。

　　其次，對(duì)信號(hào)線接口電路的濾波也很關(guān)鍵。在此處，在共模扼流圈的兩端安裝高頻濾波電容構(gòu)成∏型濾波器，該濾波電容的大小不影響信號(hào)的正常傳輸為限，若接口處原來(lái)有的濾波器，可通過(guò)調(diào)節(jié)參數(shù)來(lái)提高其共模抑制特性。

 

　　根據(jù)特性圖可見(jiàn)，共模濾波器對(duì)差模信號(hào)呈現(xiàn)低阻抗，而對(duì)共模噪聲卻呈現(xiàn)高阻抗，因此可對(duì)噪聲信號(hào)進(jìn)行有效抑制而不影響有用信號(hào)的傳輸。

　　除了以上對(duì)接口電路的濾波及噪聲抑制措施外，還有對(duì)PCB板的合理設(shè)計(jì)也有不錯(cuò)的效果。

　?。?）布線時(shí)盡量減小回路環(huán)的面積，以降低感應(yīng)噪聲。電源線與地線應(yīng)緊靠在一起以減小電源和地間的環(huán)路面積，在電源線與地線間安裝高頻旁路電容。在較低的頻段，旁路電容的阻抗較低，在這些頻率處，旁路電容能有效減小電源與地間的環(huán)路面積。而信號(hào)線與地線應(yīng)緊挨著放在一起。在每根信號(hào)線的旁邊安排一條地線。但是，這也許會(huì)產(chǎn)生很多平行地線。為了避免這個(gè)問(wèn)題，可采用地平面或地線網(wǎng)格，而不采用單條地線。還可在與信號(hào)線相對(duì)的一面上布置地線面。

　?。?）使導(dǎo)線的長(zhǎng)度盡量短。較長(zhǎng)的導(dǎo)線容易接收輻射干擾信號(hào)，導(dǎo)線較短效果較好。短導(dǎo)線從輻射場(chǎng)強(qiáng)中接收到干擾并饋入電路的能量較少。在實(shí)際設(shè)計(jì)中，使所有元件緊靠在一起，PCB設(shè)計(jì)人員不應(yīng)將元件過(guò)于分散而占用更多的面積，特別是相互之間具有很多互連線的元件或元件組更應(yīng)如此，例如，I/O器件與I/O 連接器應(yīng)盡量靠近。

　?。?）盡可能在PCB上使用完整的地線面。前面已提到過(guò)，地線面有助于減小環(huán)路面積，同時(shí)也降低了接收天線的效率。地線面作為一個(gè)重要的電荷源，可抵消輻射干擾產(chǎn)生的電荷。PCB地線面也可作為其對(duì)面信號(hào)線的屏蔽體（地線面的開(kāi)口越大，其屏蔽效能就越低）。此外，由于PCB板的地平面很大，輻射電磁干擾產(chǎn)生的感應(yīng)電荷更容易注入到地線面中，而不是直接進(jìn)入到信號(hào)線中，從而避免通過(guò)信號(hào)線串入控制芯片。

　?。?）單片機(jī)的閑置I/O口不要懸空，應(yīng)接地或接電源。其它IC的閑置端也應(yīng)在不改變系統(tǒng)邏輯的情況下接地或接電源。

　　五．結(jié)論

　　心電圖測(cè)試儀設(shè)計(jì)中，通過(guò)對(duì)信號(hào)線的選取布置和電路的設(shè)計(jì)，在試驗(yàn)中可以大大提高其射頻抗擾度的能力。