心脏除颤器测试分析仪的电磁兼容设计

增加系统的可靠性和安全性。

　　为了有效减少外界的电磁干扰，可以采用屏蔽措施。屏蔽分静电屏蔽和磁场屏蔽，静电屏蔽要求可靠地接地。实际的屏蔽系统存在着一些必须注意的问题，如接地方式、接地导线以及屏蔽的完整等。应慎重选用屏蔽电缆，因为屏蔽不但会导致信号传输的不平衡，而且会改变电缆的电容耦合，从而衰减增加，降低信号输出端的平衡性。同时考虑到干扰源与测量控制电路在同一仪器内，距离很近，若内部用屏蔽层，且屏蔽未良好地连接时，增加的电容效应将非常明显。在于以上考虑，在系统内部放电电阻与线路板及连接电缆之间，不采用屏蔽措施。但是对于塑料机壳的屏蔽必须仔细考虑，为降低外界电磁干扰，采用喷涂金属屏蔽层，同时要求涂层达到一定的厚度且对缝隙、孔洞进行泄露处理，特别注意可靠地接地。

　　2.3 抑制干扰的耦合通道及提高敏感电路的抗干扰措施

　　为了便于仪器安装及简化结构，结合上述关于屏蔽与非屏蔽的分析，仪器内部不采用屏蔽措施。为了解决干扰问题，除了采取软件及常用硬件抗干扰措施外，还采用多层线路板及EMI滤波器来增加仪器的抗干扰能力。

　　（1）基于电路原理，放电能量检测电路采用差分有源衰减电路，使放电脉冲取样电阻浮置，减少通过公共阻抗的电耦合传递的干扰。衰减电阻网络采用多个精密金属膜电阻，以提高衰减比例精度及减少电抗分布参数。

　　（2）线路板设计采用多层线路板，减小电磁干扰。合理安排器件分布，将信号采集及预处理部分、波形产生部分等与数字信号部分（如单片机控制单元、存储器、扩展I/O口等）从空间上隔离开。此外，将电源产生部分集中在一个区域，使线路板平面尽量靠近仪器底板（底板为仪器外壳屏蔽），起到多层板作用；合理布线，尽量减小回路面积，以减小射频干扰；印制板上走线方向尽量避免突发，否则会导致阻抗的不连续和产生辐射，造成射频干扰。由于仪器为便携式仪器，必须采用低功耗CMOS电路。但由于CMOS电路输入阻抗高，会引起很严重的信号反射畸变，从而增加系统的噪声，因此布线尽可能短，尽量减少过孔数目。

　　2.4 EMI滤波器的应用

　　EMI电子元件品种很多，如电感尖、电容类、压敏电阻类、LC组合件类、常规EMI滤波器类等。各类又包含许多品种类型，如带铁氧体磁珠的三引线圆片电容器、叠层片式浪涌吸收器、铁氧体扼流图等。

　　由于干扰属近场干扰，干扰强烈且复杂。为此，滤波器必须安装在线路板上，不但要对信号线采用EMI滤波器，在电源通常也采用EMI滤波器。为节省空间，采用焊接式安装，同时为保证滤波性能，特别注意焊接工作。

　　选作滤波器时主要是确定滤波器的截止频率。截止频率的选择必须保证滤波器的通带能够覆盖有用信号的带宽，保证设备的正常工作，同时最大限度地滤除不必要的干扰。为防止电磁辐射引起数字信号传输错误、造成死机和复位等，在数字信号通道上接入抗高频干扰的EMI滤波器。采用日本村田公司生产的带铁氧体磁珠的三引线圆片电容器DSS310系列EMI滤波器，其等效电路如图2示，插入损耗与频率的关系曲线见图3。

　　针对模拟信号的抗干扰，也采用同类EMI滤波器，只是在选择截止频率时保证大于信号的带宽。考虑由近场对公共线路所带来的冲击浪涌干扰，选用带铁氧体磁珠的三引线圆片压敏一电容器型EMI滤波器DSS710系列，图4为其对电源干扰的抑制特片和压缩特性。压敏电压22V，电容量可达22000pF，加上铁氧体磁珠的作用，其对电磁干扰的抑制频率可以降低到3MHz以上，衰减大于20dB，且抑制频率范围明显展宽。此类滤波器用于系统各种电源通道中。

　　以惠普的CodeMaster除颤器为测试对象进行多次测试，并同时与瑞典METRON公司生产的除颤器分析仪QA-45进行比对，其测试数据如表 1（QA-45在给定的测试范围内，精度为±2%）所示。仅以除颤器放电能量的性能指标进行分析，在低能量测试中（<50J），误差远小于2%；高能量测试中，误差也能控制在2%之内。经连续多次的高能量的放电测试，证明系统具有良好的重复性及稳定性，完全满足设计的性能要求。

　　表1 测试数据表