心电图测试仪通用串行键盘的静电防护

　　1 引言

　　在心电图测试仪的使用过程中，由于静电干扰原因导致的设备性能下降，误动作，误诊断，甚至是医疗事故，时有发生。因此，解决心电图测试仪的静电干扰问题，成为当务之急。心电图测试仪中静电性能最薄弱的部分是其 USB 键盘，那么，如何提高心电图测试仪 USB 键盘的抗静电干扰能力，成为心电图测试仪通过静电试验的关键所在。.

　　2 静电的干扰机理与 US B 的传输原理

　　2.1 静电的干扰机理

　　静电放电就是指具有不同静电电位的物体相互靠近或直接接触引起的电荷转移。静电放电主要有两种方式：

　　(1)接触放电：静电发生器的电极保持与受试设备的接触并由发生器内的放电开关激励放电。

　　(2)空气放电：将试验发生器的电极靠近受试设备，并由火花对受试设备激励放电。在 B 超机所使用的医疗设备标准YY0505 中，接触放电的试验等级为：+2kV，+4kV，+6kV;空气放电的试验等级为：+2kV，+4kV，+6kV，+8kV。

　　2.2 US B 的传输原理

　　USB 是一种应用在 PC 领域的新型接口技术，支持在主机和各种即插即用的外设之间进行数据的传输。USB 的传输遵循 USB 协议，4 根线上两根是电源线，两根是差分信号线。根据 USB 协议，USB 设备分主机和从机，连接后，主机与从机之间通过 USB 线，按照协议建立连接，就可以进行正常通讯。USB 的键盘采用的是中断型传输(Interrupt Transfer)，该方式传送的数据量很小，但这些数据需要及时处理，以达到实时效果。

　　由于心电图测试仪所使用的静电标准等级要求更为严格，因此，对静电干扰较为敏感的 USB 键盘就成为心电图测试仪通过静电试验的一大难点。

　　3 心电图测试仪在射频电磁场中存在的问题

　　USB 键盘是心电图测试仪中最易受静电干扰的部分。在试验中，对键盘按键缝隙放电，会出现以下几种主要现象：

　　(1)屏幕出现闪屏现象;

　　(2)键盘按键出现误动作;

　　(3)USB键盘与主机通信连接中断。

　　根据分析排除，主要是由于 USB 键盘的物理结构和电路部分设计不合理所导致的。

　　首先，在 USB 键盘物理结构方面，由于键盘按键间的缝隙较大，在空气放电时，高电压的静电放电击穿空气，在静电枪与 USB 键盘的 PCB 板之间产生电火花，从而影响 USB 键盘的正常工作(如图 1)。

　　此外，在电路设计方面，USB 传输线是 USB 键盘与工控机之间的数据传输的路径。那么，所有干扰噪声信号也是通过USB 线传导到工控机上的。因此，对其干扰路径进行必要的滤波处理，就成为了静电防护的重要手段。