國產(chǎn)24位模擬前端芯片軟硬件替換ADS1291應(yīng)用于醫(yī)療儀器(ECG/EMG/EEG)的高精度數(shù)據(jù)采集

在現(xiàn)代醫(yī)療領(lǐng)域，醫(yī)療儀器(ECG/EMG/EEG)主要是通過測量活組織表面電位來記錄心臟在一段時間內(nèi)的電性活動，通過生物電極來獲取生理信號。而為了增強(qiáng)信號強(qiáng)度去干擾并將信號數(shù)字化，一個高精度、低功耗、多通道的模擬前端芯片是不可缺少的。

ADS1291以其出色的性能，在醫(yī)療儀器的數(shù)據(jù)采集方面得到了廣泛應(yīng)用。本文主要介紹一顆國產(chǎn)24位模擬前端芯片，該芯片能軟硬件100%替換ADS1291，為這些醫(yī)療儀器的數(shù)據(jù)采集提供了有效的解決方案。

該國產(chǎn)模擬前端芯片具有內(nèi)置可編程增益放大器(PGA)、內(nèi)部低溫漂基準(zhǔn)和內(nèi)置頻率可調(diào)的振蕩器。針對ECG和EEG應(yīng)用場景設(shè)計(jì)，具備右腿驅(qū)動、導(dǎo)聯(lián)脫落檢測、數(shù)字起搏檢測等功能，可切換到內(nèi)部時鐘與內(nèi)部參考，從而簡化ECG/EEG外圍電路。

針對電池應(yīng)用場景，該芯片提供了ULP模式，極大地提升了續(xù)航，它的數(shù)據(jù)緩存功能，可減少MCU的中斷次數(shù)，有助于節(jié)省系統(tǒng)功耗。所以選用該芯片可大幅降低ECG應(yīng)用產(chǎn)品的尺寸、功耗及成本。且具備基于激勵電流阱/電流源的導(dǎo)聯(lián)檢測功能， 電流范圍為6nA~399nA，可根據(jù)產(chǎn)品需求進(jìn)行選擇調(diào)整。

此外，該模擬前端芯片的輸出數(shù)據(jù)速率高達(dá)32kSPS，因此可實(shí)現(xiàn)數(shù)字起搏檢測。在工作時具有非常低的輸入?yún)⒖荚肼?，在GAIN=12時，輸入?yún)⒖荚肼暱傻椭?.20μVrms(1.24μVpp)。共模抑制比(CMRR) 在單位增益模式下不低于120dB。另外，芯片在輸出速率為32kSPS時，仍具有87dB的SNR，具有非常優(yōu)異的性能。該芯片主要特征如下：

?數(shù)據(jù)速率：31.25SPS至32kSPS

?可編程增益：1、2、3、4、6、8或12

?超低輸入?yún)⒖荚肼暎?.07μVpp(0.64μVrms) (BW =150Hz,G = 6)

?CMRR：120dB

?靈活的功耗模式：高速模式(HS)、低功耗模式(LP)、 超低功耗模式(ULP)

?低功耗模式，功耗僅410μW(AVDD=3V,DVDD=1.8V,ODR= 500SPS,G=6)

?內(nèi)置低溫漂基準(zhǔn)；內(nèi)置時鐘，可對外輸出，且頻率可調(diào)

?內(nèi)置右腿驅(qū)動放大器、導(dǎo)聯(lián)脫落檢測、溫度傳感器、 測試信號

?可支持?jǐn)?shù)字起搏檢測

?數(shù)據(jù)緩存深度可調(diào)(1/2/4/8/16/32)

?Offset/Gain error 校準(zhǔn)功能

?電源范圍：模擬電源：2.7V至5.25V；數(shù)字電源：1.8V至5.25V

?靈活的斷電、待機(jī)模式

?SPI接口

?工作溫度范圍：-40°C至+85°C

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