穿戴式血糖測試模塊電路分析

　　血糖測試電路分析：為了檢測葡萄糖氧化酶和葡萄糖反應所生成的自由電子數，需要在電極兩端施加一固定偏壓，而后檢測該偏壓驅動自由電子產生的電流來計算血糖質量濃度值。根據測試片上所涂化學材質的不同，所需要的偏置電壓也不相同，本設計中該偏置電壓是由液晶驅動模塊的VLL1引腳輸出的1V穩壓通過電阻分壓而得，偏置電壓在273mV左右。正常人的血液與葡萄糖氧化酶反應后生成的電流大小為nA至μA級別，為了能將該電流量轉換成電壓量并且準確測量出來，需要信號變換及電壓放大電路。 圖2所示是由比較器實現的放大電路，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R6、R5和R4三個電阻分壓而得，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定。比較器的負端連接試紙的酶電極，即四號引腳，電極上的自由電子在偏置電壓的驅動下定向流動，等效于一個電阻Rx，Rx阻值越小，血糖質量濃度越高，計算出該等效電阻阻值同樣可以計算出血糖質量濃度值。

　　數據深入分析：待測電阻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不能過大，所以取R3為120k Ω，這樣當待測電阻為18kΩ時，放大電路的輸出電壓為2.1V，小于電池供電最低電壓。由于設計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，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濾除，得到一個比較穩定的直流信號;同樣為了避免比較器的輸出不超過正端極限，R1取值不能過大，同時為了達到比較好的濾波效果，其取值也不 能過小，所以取比較適中的15k Ω。為了盡可能的濾除高頻信號，C1的容值不能過小，但是如果C1取值過大，那么比較器負端就會有幅度比較大的紋波。經過實際測試，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對比較器的輸出信號進行了一定程度的濾波，C1正端的信號仍有高頻紋波，為了保證血糖質量濃度測量值的準確度和一致性，R2和C2再一次對放大電路的輸出信號進行濾波，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。