除颤器分析仪校准装置的系统组成

除颤器分析仪校准装置主要由中央控制/计算模块、能量产生模块、能量释放模块、信号采集模块等组成。
能量产生模块由高压电容及高压充电电路、电压检测电路等组成；能量释放模块由H桥式IGBT放电模块组成，能够根据需要释放的能量控制IGBT开关；信号采集模块用于检测负载上的电压和电流值；中央控制/计算模块用来完成各模块控制、数据计算处理、显示和人机对话等功能[8]。

能量产生模块
能量产生模块中的CPU控制PWM驱动模块，使功率管工作在开关状态。当功率管导通时，N1绕组导通，能量存储在变压器铁芯里；当功率管截止时，N2绕组产生电流，对高压电容充电。基本原理如图3所示。
该模块的关键点是控制变压器的原边电流饱和程度、开关管的通断时间等，关系到能量使用效率和充电时间的长短。当高压储能电容上的电压达到预定值时，开关管停止工作，充电结束。

能量释放模块
能量释放模块主要由CPU控制4个驱动模块，分别驱动4个绝缘栅型高压IGBT管组成的H桥放电电路，根据需要控制相应的IGBT管导通和截止[9]，原理如图4所示。
该模块可产生单相截断指数波（MTE）和双相截断指数波（BTE）两种除颤脉冲，电路的关键是负荷均衡电路，在放电时均衡桥路上的开关管负荷。MTE和BTE除颤脉冲如图5所示。
MTE除颤脉冲相当于心电信号的R波，BTE除颤脉冲相当于心电信号的R波和S波。MTE除颤脉冲在波形结束时急速下降为零，峰值电流较大，很容易对患者心肌细胞造成不可逆转的损伤；BTE除颤脉冲电流由正向反转为负向，电流均值较高、峰值小，对心肌细胞的损伤小。

信号采集模块
能量检测可分为前端信号采集和中央控制/计算两部分，信号采集模块主要由高压分压电路、电压采样电路、电流采样电路、A/D转换电路、光耦隔离电路等组成[10]，如图6所示。
在发出能量释放指令后，该模块开启电流、电压测量，检测脉冲能量的电流、电压信号，经信号调理送入A/D电路。采样芯片为16位精密模数转换芯片，采样频率500 kHz，采集数据经光电隔离后送入中央控制/计算模块进行处理[11]。

电压分压器总阻抗80 kΩ，与50Ω负载电阻并联后流过分压器的电流可忽略不计。在电流信号采集方面，4个10 mΩ无感电阻并联成标准电阻（10 ppm/℃），其等效电阻2.5 mΩ，采用外接法检测电流信号。信号调理电路采用同相比例运算电路放大前端的小电压信号，其增益带宽高达63 MHz，可覆盖除颤脉冲信号的频率范围。

中央控制/计算模块
中央控制/计算模块是整个校准装置的核心，本装置选用ARM3微处理器组成最小工作系统[12]，如图7所示。
最小工作系统包括复位电路、启动配置电路、外部时钟电路等，具有丰富的I/O接口、同步/异步串行接收/发送器接口、通讯接口等，采用8 MHz外部晶振产生精确时钟信号，传送给微处理器[13]。