CN0308 設(shè)備列表 需要以下設(shè)備： EVAL-ADAS1000SDZ套件，包括EVALADAS1000SDZ評 估板、5 V壁式電源、含有ADAS1000評估軟件的CD EVAL-SDP-CB1Z系統(tǒng)演示板 集成USB端口的PC，且已安裝ADAS1000評估軟件 可用于信號捕捉的病人仿真器或函數(shù)發(fā)生器 有關(guān)如何使用ADAS1000評估板的詳細說明，請參考ADAS1000SDZ用戶指南。圖3顯示使用評估板軟件的典型 屏幕截圖，評估板連接病人仿真器。 ? 圖3. 連接病人仿真器的ADAS1000屏幕截圖，心率 = 70 BPM ? 噪聲測量 評估板軟件用于捕獲采用ADAS1000評估板時ECG導(dǎo)聯(lián)路 徑的峰峰值噪聲性能。結(jié)果如圖4所示。 器件配置條件如下： 增益設(shè)置為1.4 ADC采樣速率為2 MSPS(高性能模式) 數(shù)據(jù)速率為2 kHz 在數(shù)字導(dǎo)聯(lián)模式下配置(數(shù)字計算型導(dǎo)聯(lián)) ECG通道連接1.3 V內(nèi)部測試音 ? 圖4. 使用ADAS1000評估板和評估軟件時導(dǎo)聯(lián)模式下,ADAS1000噪聲測量的屏幕截圖 ? x軸表示時間，顯示幾秒內(nèi)的信號捕獲；y軸的單位為μV， 表示這些條件下，信號在±7 μV范圍內(nèi)變化的噪聲性能。這 與期望的ADAS1000性能一致，并且與使用低噪聲線性臺 式電源時相同硬件上的性能相當(dāng)。它證明了評估板上的 ADP151電源電路并未導(dǎo)致ADAS1000整體噪聲的顯著增加。 使用本評估板和電路筆記的條件 有關(guān)完整的免責(zé)聲明，請參考ADAS1000SDZ用戶指南。 本評估板設(shè)計基于“原狀”提供，無任何形式的明示或暗示 性擔(dān)保，ADI公司及其附屬機構(gòu)、員工、董事、管理層、 委托人和代理人不承擔(dān)使用本板卡或設(shè)計造成的任何法律 責(zé)任。除此之外，雙方了解并同意：評估板或設(shè)計不允許 用于預(yù)料產(chǎn)品發(fā)生故障或失效可能會導(dǎo)致人身傷害或死亡 的安全至關(guān)重要的醫(yī)療應(yīng)用中(如生命支持等)。不允許使 用本板卡作為診斷目的，不允許將其連接到人類或動物身 上。不可在除顫器或其它設(shè)備中使用本評估板，因為它們 產(chǎn)生的高壓將超過板卡上的供電軌電壓。 本評估板僅限評估和開發(fā)使用，不可用作最終產(chǎn)品，或作 為最終產(chǎn)品的一部分使用。在這些應(yīng)用中以任何方式使用 本評估板或設(shè)計，則由使用者自行承擔(dān)相關(guān)風(fēng)險；由于未 經(jīng)授權(quán)使用而給ADI公司、其附屬機構(gòu)、員工、董事、管 理層、委托人和代理人帶來的全部責(zé)任和費用，應(yīng)由使用 方賠償全部損失。使用方全權(quán)負責(zé)遵守與此類使用相關(guān)的 所有法律和法規(guī)要求。 ADAS1000系列中的其它引腳兼容型ECG前端提供的功能 較少。例如， ADAS1000-4 是3通道版本，帶起搏與呼吸檢 測功能；ADAS1000-3 提供3路ECG通道但不帶起搏或呼吸 檢測功能。ADAS1000-2是配套器件，具有5路ECG通道， 適用于組合配置模式，支持12導(dǎo)聯(lián)ECG測量(9個ECG電極 和1個RLD)。表2列出了該系列各產(chǎn)品間的差異。這些產(chǎn)品 系列確保了靈活的配置，可從較少的導(dǎo)聯(lián)數(shù)一路擴展至15 導(dǎo)聯(lián)測量，甚至更多。 可將DC-DC轉(zhuǎn)換器用于電源以獲得更高的效率，但需謹慎 布局布線并避免紋波噪聲。 表2. ADAS1000系列不同產(chǎn)品的功能概覽 ?產(chǎn)品型號 ?ECG ?操作 ?右腿驅(qū)動 ?呼吸 起搏檢測 屏蔽 驅(qū)動器 ?主接口1 封裝選項 ADAS1000 ?Five ECG channels ?Master/slave ?Yes ?Yes ?Yes ?Yes ?Yes ?LFCFP, LQFP ADAS1000-1 ?Five ECG channels ?Master/slave ?Yes ? ? ?Yes? ?Yes ?LFCFP ADAS1000-2 ?Five ECG channels ?Slave ? ? ? ? ? ?LFCFP, LQFP ADAS1000-3 ?Three ECG channels ?Master/slave ?Yes ? ? ?Yes ?Yes ?LFCFP, LQFP ADAS1000-4 ?Three ECG channels ?Master/slave ?Yes ?Yes ?Yes ?Yes ?Yes ?LFCFP, LQFP 1 主接口針對希望使用自有數(shù)字起搏算法的用戶而提供，參見ADAS1000數(shù)據(jù)手冊中的“第二串行接口”部分 ADAS1000五電極ECG模擬前端(AFE)解決新一代低功耗、 低噪聲、高性能、系留式和便攜式ECG系統(tǒng)帶來的挑戰(zhàn)。 ADAS1000是一款高度集成的芯片，由五個電極輸入和一 個專用右腿驅(qū)動(RLD)輸出參考電極組成，專為監(jiān)控與診 斷級ECG測量而設(shè)計。 除了支持監(jiān)控ECG信號的基本元件，ADAS1000還配備了 呼吸測量(胸阻抗測量)、起搏偽像檢測、導(dǎo)聯(lián)/電極連接狀 態(tài)以及內(nèi)部校準(zhǔn)等功能。 單個ADAS1000支持5個電極輸入，輕松進行傳統(tǒng)的6導(dǎo)聯(lián) ECG測量。并聯(lián)第二個ADAS1000從機設(shè)備便可將系統(tǒng)調(diào) 節(jié)到真正的12導(dǎo)聯(lián)測量(由9個電極和1個RLD組成)，若加 入多個從機設(shè)備(3個或更多)，便可將系統(tǒng)調(diào)節(jié)到15導(dǎo)聯(lián)測 量甚至更多。 呼吸 ADAS1000集成用于在46 kHz至64 kHz的可編程頻率下進行 呼吸驅(qū)動的數(shù)模轉(zhuǎn)換器(DAC)，以及用于簡化這一復(fù)雜測 量過程的模數(shù)轉(zhuǎn)換器(ADC)。測量信號經(jīng)解調(diào)，轉(zhuǎn)換為幅 度和相位信息，可據(jù)此確定相應(yīng)的呼吸信息，從而得到具 體的線纜參數(shù)。本電路使用內(nèi)部電容時分辨率為200 mΩ， 使用外部電容時具有較高的分辨率(<200 mΩ)。電路具有靈 活的開關(guān)方案，允許測量三個導(dǎo)聯(lián)中的一個(I、II或III)。 起搏檢測算法 起搏檢測算法在四根可能的導(dǎo)聯(lián)線(I、II、III或aVF)中的 三根上運行三個數(shù)字算法實例。它與內(nèi)部抽取和濾波并行 針對高頻心電圖數(shù)據(jù)運行。該算法設(shè)計用于檢測并測量寬 度范圍從100 μs到2 ms、幅度從400 μV到1000 mV的起搏偽 像。ADAS1000返回一個標(biāo)志，用以表示是在一根還是多 根導(dǎo)聯(lián)線上檢測到起搏信號，同時返回檢測到信號的高度 和寬度。當(dāng)用戶希望運行自己的數(shù)字起搏算法時， ADAS1000提供了一個高速起搏接口，以極快的數(shù)據(jù)速率 (128 kHz)提供ECG數(shù)據(jù)，與此同時，標(biāo)準(zhǔn)接口上經(jīng)過濾波 和抽取的ECG數(shù)據(jù)保持不變。 低功耗 ADAS1000針對低功耗設(shè)計，僅需21 mW便可進行5個ECG電 極的測量。若需進一步降低電池供電式動態(tài)心電和遙測儀 等應(yīng)用的整體功耗，所有未用到的通道和特性都可輕松禁 用，以便進一步將單個ECG導(dǎo)聯(lián)的功耗降低至11 mW。 低噪聲 若需在不同條件下進行正確診斷，則低噪聲性能至關(guān)重 要。終端設(shè)備需要借助于ADAS1000的噪聲性能，以符合 監(jiān)管標(biāo)準(zhǔn)。ADAS1000允許在噪聲性能、功耗以及數(shù)據(jù)速 率之間進行權(quán)衡取舍，適合用于多種產(chǎn)品之中。在功耗并 非主要問題的線路供電式ECG系統(tǒng)中，ADAS1000的性能 同樣非常出色。 使用器件的高性能模式可優(yōu)化其噪聲性能，該模式下片上 SAR ADC的采樣速率上升至2 MSPS，因此具有更高的信噪 比(SNR)。 靈活的數(shù)據(jù)速率 標(biāo)準(zhǔn)串行接口可輸出所有ECG相關(guān)信息，包括導(dǎo)聯(lián)脫落狀 態(tài)、起搏、呼吸和其它輔助功能。統(tǒng)稱“包”或“幀”的大量 32位或16位數(shù)據(jù)字通過數(shù)據(jù)總線的串行SDO引腳輸出。提 供不同的數(shù)據(jù)幀速率(2 kHz、16 kHz或128 kHz)，確保最終 簡化數(shù)據(jù)采集任務(wù)。最低的數(shù)據(jù)速率(2 kHz)可實現(xiàn)更多抽 取功能，并且針對低噪聲性能優(yōu)化了幀數(shù)據(jù)速率。還可在 跳躍模式下讀取數(shù)據(jù)，該模式每次都在第二或第三個字時 從設(shè)備讀取包或幀。數(shù)據(jù)速率最低為500 Hz。 ADAS1000評估板連接SDP板的照片見圖2。 評估板設(shè)計為提供1導(dǎo)聯(lián)至12導(dǎo)聯(lián)ECG測量。 圖2. ADAS1000評估板/SDP板(EVAL-SDP-CB1Z) ? 用于便攜式ECG應(yīng)用中的電池 用于便攜式ECG設(shè)備中的電池種類各異，在某些情況下可 能會用AA或AAA電池，方便更換或充電。 電池增加了儀器儀表的整體重量。由于病人的舒適度非常 重要，因此減少整體解決方案的尺寸和重量并保持電池壽 命就成了便攜式ECG應(yīng)用的首要考量因素。 最新產(chǎn)品傾向于使用化學(xué)電池，如鋰離子電池，并且電池 供電時間可從幾小時到幾天，具體時間視產(chǎn)品而定。 電池電壓范圍取決于系統(tǒng)中元器件的電源范圍。 ADAS1000需要3.3 V的AVDD。因此，若使用了ADP151穩(wěn)壓 器，則電池必須供應(yīng)至少3.7 V的電源，所需裕量為400 mV。 鋰離子或鋰聚合物電池的標(biāo)稱電壓為3.7 V；然而，放電電 壓大約為3.2 V。因此，需要兩個堆棧確保ADP151達到3.7 V 的最小電壓。 選擇合適的電源解決方案 ADAS1000至少需要兩條供電軌——AVDD和IOVDD。如表 1所示， ADCVDD和DVDD供電軌是可選的； 使用 ADAS1000集成的片上LDO，可分別從AVDD或IOVDD供 電軌獲取電源。 表1. ADAS1000所需的電源 供電軌 電壓范圍 功能 ?AVDD ?3.3V±5% ? Analog supply rail ?IOVDD ?1.65V to? 3.6V ? Digital interface supply rail ?ADCVDD? (optional) ?1.8V±5% ? ADC supply rail; can be derived from AVDD? using internal LDD ?DVDD (optional) ?1.8V±5% ? Digital supply rail; can be derived from IOVDD using internal LDD AVDD和IOVDD在評估板上由3.3 V電源供電。為IOVDD供 電軌選擇3.3 V，以保持與 EVAL-SDP-CB1Z上的SPORT接口 兼容。若需要與工作在較低電源電壓下的微控制器接口， 則IOVDD電源電壓可低至1.65 V。 或者， 如果需要電源效率更高的解決方案， 可通過 ADAS1000上的硬件引腳(VREG_EN)禁用ADCVDD和 DVDD內(nèi)部供電軌，以便通過外部電源驅(qū)動ADCVDD和 DVDD供電軌。由于ADCVDD供電軌在片上為ADC供電， 必須盡量保持其干凈，并且一定不能與含有噪聲的數(shù)字電 源一同使用。 根據(jù)具體的工作模式，為單個ADAS1000供電的AVDD供電 軌電源電流通常在8 mA和15 mA之間，并使能所有5路通 道；可禁用不工作的通道以降低功耗。 專用的ADP151同時作用于評估板上的AVDD和IOVDD電 源。注意每個ADP151都可驅(qū)動200 mA電流，因此可為系統(tǒng) 內(nèi)的其它元器件供電。ADP151穩(wěn)壓器的輸入來自電路板 上供其它用途的5 V供電軌。 加入適當(dāng)?shù)臑V波后，單個ADP151即可同時提供AVDD和 IOVDD供電軌的電源，確保AVDD供電軌不受IOVDD供電 軌上的任何數(shù)字噪聲影響。 EVAL-ADAS1000SDZ評估板設(shè)計成能夠以大約250 mA為 EVAL-SDP-CB1Z板提供所需的5 V電源。 ADP2503降壓/升壓 DC-DC轉(zhuǎn)換器可由連接板卡的4.5 V至5.5 V輸入電源產(chǎn)生5 V 供電軌。 若該硬件連接SDP板并由電池供電，則總功耗將很快耗盡 電池的電量。 CN0308 電池供電病人監(jiān)護應(yīng)用中ECG前端的供電 CN0308 | circuit note and reference circuit info 電池供電病人監(jiān)護應(yīng)用中ECG前端的供電 | Analog Devices 本電路是高度集成的心電圖(ECG)前端，用于電池供電式 病人監(jiān)護應(yīng)用。 圖1顯示典型5導(dǎo)聯(lián)(4個肢體導(dǎo)聯(lián)和1個前胸導(dǎo)聯(lián))ECG測量 系統(tǒng)物理連接的頂層框圖，該系統(tǒng)集成了呼吸與起搏檢測 功能。這種配置通常用于便攜式遙測ECG測量或線路供電 式床邊儀器的最小導(dǎo)聯(lián)設(shè)置。 在皮膚表面測量時，ECG信號幅度較小，通常為1 mV。有 關(guān)病人的健康及其它參數(shù)的重要信息都蘊藏在那個小信號 之中，因此要求器件具有μV級的測量靈敏度。就系統(tǒng)而 言，許多醫(yī)療標(biāo)準(zhǔn)都要求最大噪聲不超過30μV p-p；然而， 設(shè)計人員通常把這一數(shù)值定的更低。因此，設(shè)計滿足系統(tǒng) 層面需求的解決方案時，必須考慮所有的噪聲源。 ADAS1000的額定噪聲性能針對多種不同的工作環(huán)境。電 源須經(jīng)過設(shè)計，確保不會降低整體性能。選擇ADP151 線性 穩(wěn)壓器是由于它的超低噪聲性能(9μV rms典型值，10 Hz至 100 kHz)，配合ADAS1000的電源抑制性能，可確保ADP151 產(chǎn)生的噪聲不影響整體噪聲性能。 圖1. 用于典型4電極 + RLD或5導(dǎo)聯(lián)配置的ADAS1000簡化功能框圖(未顯示所有連接和去耦) ? CN0308 本電路是高度集成的心電圖(ECG)前端，用于電池供電式 病人監(jiān)護應(yīng)用。

圖1顯示典型5導(dǎo)聯(lián)(4個肢體導(dǎo)聯(lián)和1個前胸導(dǎo)聯(lián))ECG測量 系統(tǒng)物理連接的頂層框圖，該系統(tǒng)集成了呼吸與起搏檢測 功能。這種配置通常用于便攜式遙測ECG測量或線路供電 式床邊儀器的最小導(dǎo)聯(lián)設(shè)置。

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• 完整集成ECG前端
• 低功耗
• 低噪聲

(analog)