方案回顧：方案分析中，對比了3種方案，最終選擇第3種方案。第3種方案可以看作是第1種方案的改進版本，使用了鎖相環(huán)倍頻心跳脈沖。這樣就可以將測試時間從1分鐘縮短為1秒。心律的刷新間隔在1秒，滿足人們的日常應(yīng)用。

關(guān)鍵詞：脈搏光電傳感器，單電源放大器，比較器，555單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)。

脈搏光電傳感器：利用血液是高度不透明的液體，光照在一般組織中的穿透性要比在血液中大幾十倍的特點，可以通過光電傳感器對脈搏信號進行檢測。人體心室周期性的收縮和舒張沿著動脈傳導至全身血管，稱為脈搏波。根據(jù)朗伯特 比爾定律，物質(zhì)在一定光波長處吸光度和它的濃度成正比。當恒定波長的光照射到人體組織上時，通過人體組織吸收，反射，衰減后測量到的光強在一定程度上反映了血液濃度隨血管收縮和舒張的變化。這個光電信號的峰值就是脈搏。脈搏光電傳感器有三個管腳，標記“-”的是接GND，標記“+”的是接5V，標記“s”的是脈搏信號輸出。

????????用硬木課堂儀器測量脈搏傳感器的輸出，黃色通道1測量。可以看到DC分量在2.5V。脈搏光電傳感器的輸出有恒定直流分量2.5V。

單電源反向放大器

????????脈搏光電傳感器的輸出AC峰峰值跟用戶手指尖皮膚厚度，按壓力度都有關(guān)。為了穩(wěn)定檢測心跳脈沖，所以在后面加一級放大器應(yīng)對小信號情況。當信號是大信號時，放大器輸出有削峰，但是削峰不影響后面比較器產(chǎn)生脈沖。

????????系統(tǒng)供電是5V，所以使用單電源供電的運放電路。LM358可以使用在5V供電范圍內(nèi)。R1和R2分壓產(chǎn)生一個2.5V的直流，input接傳感器的輸出。根據(jù)運放的計算公式。

????????????????????Output = 2.5V * （1+R4/R3）- input*R4/R3

????????Input信號里包含直流分量

????????????????????Input = AC +2.5V

????????將input帶入公式得到

????????????????????Output= 2.5V – AC*R4/R3

????????這樣AC信號得到了- R4/R3倍的放大，并且直流2.5V不變。

????????用硬木課堂儀器測試反向放大器。黃色1通道是輸入，藍色2通道是輸出。

比較器

????????放大器輸出的信號要經(jīng)過比較器后才能變?yōu)檫壿嬰娐房梢宰R別的脈沖信號。比較器添加了遲滯，防止噪聲產(chǎn)生誤觸發(fā)。R6和R7提供了余約20%的遲滯，R8和R9分壓提供比較器參考電壓。LM311是漏極開路輸出，所以使用R5進行上拉。

????????使用硬木課堂儀器進行測試。黃色1通道是輸入比較器的信號，藍色2通道是參考電壓，紅色3通道是比較器的輸出。可以看到傳感器信號被整形為方波脈沖。

555單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器

????????比較器產(chǎn)生的方波有兩個特點，1是占空比跟50%相差較大，2是由于傳感器信號不穩(wěn)定導致脈沖的寬度會變化。這些會影響鎖相環(huán)4046的鎖定效果。所以需要555單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器來進行脈沖整形。其中TW= 1.1*RC。心跳周期在1s左右，例如設(shè)定TW為0.5s，C=10uF，則R=45.4KΩ

????????使用硬木課堂儀表測試單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器。黃色1通道是比較器的輸出。藍色2通道是單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器的輸出?？梢钥闯稣}沖整形為Tw寬度恒定的方波。

小節(jié)：經(jīng)過了傳感器光電轉(zhuǎn)換，反向放大器，比較器，單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器后，合適的心跳脈沖就出來了。下面是數(shù)字電路進行心律測量和顯示了。

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心跳脈沖產(chǎn)生實物圖