ADS1299-4、ADS1299-6 和 ADS1299 器件是一系列 4 通道、6 通道和 8 通道、低噪聲、24 位、同步采樣 Δ-Σ 模數(shù)轉(zhuǎn)換器 （ADC），具有內(nèi)置可編程增益放大器 （PGA）、內(nèi)部基準(zhǔn)電壓源和板載振蕩器。ADS1299-x 集成了顱外腦電圖 （EEG） 和心電圖 （ECG） 應(yīng)用所需的所有常用功能。憑借其高集成度和卓越性能，ADS1299-x 能夠以顯著減小的尺寸、功耗和總體成本創(chuàng)建可擴(kuò)展的醫(yī)療儀器系統(tǒng)。
*附件：ads1299.pdf

ADS1299-x每個(gè)通道都有一個(gè)靈活的輸入多路復(fù)用器，可以獨(dú)立連接到內(nèi)部生成的信號(hào)，用于測(cè)試、溫度和引線檢測(cè)。此外，可以選擇輸入通道的任何配置來(lái)推導(dǎo)患者偏置輸出信號(hào)?？蛇x的 SRB 引腳可用于將公共信號(hào)路由到多個(gè)輸入，以實(shí)現(xiàn)參考蒙太奇配置。ADS1299-x 以 250 SPS 至 16 kSPS 的數(shù)據(jù)速率運(yùn)行。導(dǎo)聯(lián)脫落檢測(cè)可以在器件內(nèi)部使用激勵(lì)電流吸收器或源電流來(lái)實(shí)現(xiàn)。

多個(gè) ADS1299-4、ADS1299-6 或 ADS1299 器件可以以菊花鏈配置級(jí)聯(lián)在高通道數(shù)系統(tǒng)中。ADS1299-x 采用 TQFP-64 封裝，額定溫度范圍為 –40°C 至 +85°C。

特性

• 多達(dá)8個(gè)低噪聲PGA和8個(gè)高分辨率同步采樣ADC
• 參考輸入噪聲：1 μV 聚丙烯 （70 Hz 帶寬）
• 輸入偏置電流：300 pA
• 數(shù)據(jù)速率：250 SPS 至 16 kSPS
• CMRR：–110 dB
• 可編程增益：1、2、4、6、8、12 或 24
• 單極或雙極電源：
  • 模擬：4.75 V 至 5.25 V
  • 數(shù)字：1.8 V 至 3.6 V
• 內(nèi)置偏置驅(qū)動(dòng)放大器、
  導(dǎo)聯(lián)脫落檢測(cè)、測(cè)試信號(hào)
• 內(nèi)置振蕩器
• 內(nèi)部或外部基準(zhǔn)
• 靈活的掉電、待機(jī)模式
• 與ADS129x引腳兼容
• SPI 兼容串行接口
• 工作溫度范圍：–40°C 至 +85°C

參數(shù)

方框圖

一、產(chǎn)品概述

ADS1299-x 是德州儀器（TI）推出的低噪聲、高集成度模數(shù)轉(zhuǎn)換器（ADC）系列，包含 4 通道（ADS1299-4）、6 通道（ADS1299-6）和 8 通道（ADS1299）三款型號(hào)，核心優(yōu)勢(shì)為高分辨率、低輸入噪聲與生物電位測(cè)量專(zhuān)用功能，專(zhuān)為腦電圖（EEG）、胎兒心電圖（ECG）、睡眠監(jiān)測(cè)、腦電雙頻指數(shù)（BIS）等醫(yī)療儀器設(shè)計(jì)。器件采用 24 位 ΔΣ 架構(gòu)，集成可編程增益放大器（PGA）、內(nèi)部基準(zhǔn)源與振蕩器，文檔版本為 SBAS499C，發(fā)布于 2012 年 7 月，2017 年 1 月修訂，采用 64 引腳 TQFP 封裝，工作溫度范圍 - 40°C 至 85°C。

二、核心參數(shù)與性能特性

1. 基礎(chǔ)規(guī)格

• ADC 性能 ：24 位分辨率，無(wú)丟失碼；輸入失調(diào)誤差 60 μV，失調(diào)漂移 80 nV/°C；增益誤差 ±0.5% FS，增益漂移 3 ppm/°C；通道間增益匹配 0.2% FS，INL±8 ppm。
• 動(dòng)態(tài)性能 ：70 Hz 帶寬下輸入?yún)⒖荚肼暤椭?1 μVPP（增益 = 24）；SNR 達(dá) 121 dB，THD-99 dB，CMRR-110 dB（50/60 Hz），串?dāng)_ - 110 dB；采樣率范圍 250 SPS-16 kSPS，支持 7 檔可編程增益（1/2/4/6/8/12/24）。
• 接口特性 ：SPI 兼容串行接口（支持菊花鏈級(jí)聯(lián)），4 個(gè) GPIO 引腳；DRDY 信號(hào)指示數(shù)據(jù)就緒，支持連續(xù) / 單次轉(zhuǎn)換模式；模擬輸入阻抗≥500 MΩ（啟用導(dǎo)聯(lián)脫落檢測(cè)），輸入偏置電流 ±300 pA。

2. 供電與功耗

• 供電范圍 ：模擬電源（AVDD）4.75 V-5.25 V，數(shù)字電源（DVDD）1.8 V-3.6 V，支持單極性（5 V/3.3 V）或雙極性（±2.5 V/3.3 V）供電。
• 功耗表現(xiàn) ：ADS1299（8 通道）正常模式功耗 39 mW，待機(jī)模式 5.1 mW，斷電模式僅 10 μW；ADS1299-4（4 通道）正常模式功耗 22 mW，ADS1299-6（6 通道）30 mW，低功耗設(shè)計(jì)適配便攜式醫(yī)療設(shè)備。

3. 封裝與環(huán)境適應(yīng)性

• 封裝類(lèi)型 ：64 引腳 TQFP（PAG）封裝，結(jié)到環(huán)境熱阻 46.2 °C/W，結(jié)到殼（頂部）熱阻 5.8 °C/W，封裝尺寸 10mm×10mm，適合高密度 PCB 布局。
• 可靠性 ：ESD 防護(hù)（HBM 1000 V、CDM 500 V），存儲(chǔ)溫度范圍 - 60°C 至 150°C，最大結(jié)溫 150°C，滿足醫(yī)療設(shè)備長(zhǎng)期穩(wěn)定運(yùn)行要求。

4. 關(guān)鍵功能特性

• 生物電位專(zhuān)用功能 ：集成導(dǎo)聯(lián)脫落檢測(cè)（DC/AC 模式，電流 6 nA-24 μA 可調(diào)）、患者偏置驅(qū)動(dòng)放大器、內(nèi)部測(cè)試信號(hào)發(fā)生器；支持參考電極配置（SRB1/SRB2 引腳），適配順序 / 參考導(dǎo)聯(lián)腦電圖測(cè)量。
• 系統(tǒng)集成特性 ：內(nèi)置 4.5 V 低噪聲參考源（精度 ±0.2%，漂移 35 ppm/°C）、2.048 MHz 振蕩器（精度 ±2.5%）；支持多器件同步（START 引腳）與菊花鏈級(jí)聯(lián)，可擴(kuò)展通道數(shù)量。

三、工作模式與功能原理

1. 核心架構(gòu)

采用 “模擬輸入→多路選擇器→低噪聲 PGA→ΔΣ 調(diào)制器→數(shù)字抽取濾波器→SPI 輸出” 架構(gòu)，每通道獨(dú)立配置；集成溫度傳感器、電源監(jiān)測(cè)模塊與導(dǎo)聯(lián)脫落檢測(cè)電路，偏置驅(qū)動(dòng)放大器支持患者共模電壓穩(wěn)定，降低工頻干擾。

2. 主要工作模式

3. 關(guān)鍵功能細(xì)節(jié)

• 模式控制 ：通過(guò) CONFIG4 寄存器選擇連續(xù) / 單次模式，START 引腳或命令觸發(fā)轉(zhuǎn)換；導(dǎo)聯(lián)脫落檢測(cè)通過(guò) LOFF 寄存器配置電流大小與頻率，LOFF_STATP/LOFF_STATN 寄存器反饋狀態(tài)。
• 偏置驅(qū)動(dòng) ：可選擇任意通道組合生成患者偏置電壓，支持內(nèi)部（AVDD+AVSS）/2 或外部參考源，通過(guò) BIAS_SENSP/BIAS_SENSN 寄存器配置反饋通道。
• 校準(zhǔn)與測(cè)試 ：內(nèi)置自校準(zhǔn)電路，支持輸入短路校準(zhǔn)、溫度傳感器監(jiān)測(cè)（490 μV/°C）、內(nèi)部測(cè)試信號(hào)（±1/±2 mV，頻率可編程）。

四、應(yīng)用場(chǎng)景與設(shè)計(jì)建議

1. 典型應(yīng)用領(lǐng)域

• 腦電圖（EEG）系統(tǒng)、胎兒心電圖監(jiān)測(cè)、睡眠呼吸監(jiān)測(cè)儀、腦電雙頻指數(shù)（BIS）監(jiān)護(hù)儀、誘發(fā)電位（EAP）測(cè)量設(shè)備等醫(yī)療儀器。

2. 設(shè)計(jì)關(guān)鍵要點(diǎn)

• 電源設(shè)計(jì) ：模擬與數(shù)字電源獨(dú)立布線，每個(gè) AVDD/DVDD 引腳就近并聯(lián) 1 μF 陶瓷電容與 10 μF 鉭電容；電源紋波需控制在 mV 級(jí)，避免工頻噪聲耦合。
• 輸入與接地 ：模擬輸入采用差分連接，建議串聯(lián) RC 低通濾波器（推薦 C0G/NPO 電容）；PCB 采用單點(diǎn)接地，模擬地與數(shù)字地在 ADC 處單點(diǎn)連接，減少地環(huán)路干擾。
• 布線與防護(hù) ：電極連接線需屏蔽，遠(yuǎn)離數(shù)字信號(hào)線；閑置模擬通道應(yīng)斷電并連接至 AVDD，閑置數(shù)字引腳通過(guò)≥10 kΩ 電阻拉至 DGND；導(dǎo)聯(lián)線串聯(lián)限流電阻（如 51 kΩ），符合醫(yī)療電氣安全標(biāo)準(zhǔn)。
• 配置優(yōu)化 ：低信號(hào)幅度場(chǎng)景選擇高增益（12/24），配合低采樣率（250/500 SPS）以降低噪聲；啟用偏置驅(qū)動(dòng)放大器穩(wěn)定共模電壓，提升 CMRR；多通道系統(tǒng)采用菊花鏈級(jí)聯(lián)，減少 SPI 接口引腳數(shù)量。