CN0308 設備列表 需要以下設備： 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發生器 有關如何使用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導聯路 徑的峰峰值噪聲性能。結果如圖4所示。 器件配置條件如下： 增益設置為1.4 ADC采樣速率為2 MSPS(高性能模式) 數據速率為2 kHz 在數字導聯模式下配置(數字計算型導聯) ECG通道連接1.3 V內部測試音 ? 圖4. 使用ADAS1000評估板和評估軟件時導聯模式下,ADAS1000噪聲測量的屏幕截圖 ? x軸表示時間，顯示幾秒內的信號捕獲；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。它證明了評估板上的 ADP151電源電路并未導致ADAS1000整體噪聲的顯著增加。 使用本評估板和電路筆記的條件 有關完整的免責聲明，請參考ADAS1000SDZ用戶指南。 本評估板設計基于“原狀”提供，無任何形式的明示或暗示 性擔保，ADI公司及其附屬機構、員工、董事、管理層、 委托人和代理人不承擔使用本板卡或設計造成的任何法律 責任。除此之外，雙方了解并同意：評估板或設計不允許 用于預料產品發生故障或失效可能會導致人身傷害或死亡 的安全至關重要的醫療應用中(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備中使用本評估板，因為它們 產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使用，不可用作最終產品，或作 為最終產品的一部分使用。在這些應用中以任何方式使用 本評估板或設計，則由使用者自行承擔相關風險；由于未 經授權使用而給ADI公司、其附屬機構、員工、董事、管 理層、委托人和代理人帶來的全部責任和費用，應由使用 方賠償全部損失。使用方全權負責遵守與此類使用相關的 所有法律和法規要求。 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導聯ECG測量(9個ECG電極 和1個RLD)。表2列出了該系列各產品間的差異。這些產品 系列確保了靈活的配置，可從較少的導聯數一路擴展至15 導聯測量，甚至更多。 可將DC-DC轉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系列不同產品的功能概覽 ?產品型號 ?ECG ?操作 ?右腿驅動 ?呼吸 起搏檢測 屏蔽 驅動器 ?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字起搏算法的用戶而提供，參見ADAS1000數據手冊中的“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系統帶來的挑戰。 ADAS1000是一款高度集成的芯片，由五個電極輸入和一 個專用右腿驅動(RLD)輸出參考電極組成，專為監控與診 斷級ECG測量而設計。 除了支持監控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、導聯/電極連接狀 態以及內部校準等功能。 單個ADAS1000支持5個電極輸入，輕松進行傳統的6導聯 ECG測量。并聯第二個ADAS1000從機設備便可將系統調 節到真正的12導聯測量(由9個電極和1個RLD組成)，若加 入多個從機設備(3個或更多)，便可將系統調節到15導聯測 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 呼吸驅動的數模轉換器(DAC)，以及用于簡化這一復雜測 量過程的模數轉換器(ADC)。測量信號經解調，轉換為幅 度和相位信息，可據此確定相應的呼吸信息，從而得到具 體的線纜參數。本電路使用內部電容時分辨率為200 mΩ， 使用外部電容時具有較高的分辨率(<200 mΩ)。電路具有靈 活的開關方案，允許測量三個導聯中的一個(I、II或III)。 起搏檢測算法 起搏檢測算法在四根可能的導聯線(I、II、III或aVF)中的 三根上運行三個數字算法實例。它與內部抽取和濾波并行 針對高頻心電圖數據運行。該算法設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返回一個標志，用以表示是在一根還是多 根導聯線上檢測到起搏信號，同時返回檢測到信號的高度 和寬度。當用戶希望運行自己的數字起搏算法時， ADAS1000提供了一個高速起搏接口，以極快的數據速率 (128 kHz)提供ECG數據，與此同時，標準接口上經過濾波 和抽取的ECG數據保持不變。 低功耗 ADAS1000針對低功耗設計，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心電和遙測儀 等應用的整體功耗，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導聯的功耗降低至11 mW。 低噪聲 若需在不同條件下進行正確診斷，則低噪聲性能至關重 要。終端設備需要借助于ADAS1000的噪聲性能，以符合 監管標準。ADAS1000允許在噪聲性能、功耗以及數據速 率之間進行權衡取舍，適合用于多種產品之中。在功耗并 非主要問題的線路供電式ECG系統中，ADAS1000的性能 同樣非常出色。 使用器件的高性能模式可優化其噪聲性能，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)。 靈活的數據速率 標準串行接口可輸出所有ECG相關信息，包括導聯脫落狀 態、起搏、呼吸和其它輔助功能。統稱“包”或“幀”的大量 32位或16位數據字通過數據總線的串行SDO引腳輸出。提 供不同的數據幀速率(2 kHz、16 kHz或128 kHz)，確保最終 簡化數據采集任務。最低的數據速率(2 kHz)可實現更多抽 取功能，并且針對低噪聲性能優化了幀數據速率。還可在 跳躍模式下讀取數據，該模式每次都在第二或第三個字時 從設備讀取包或幀。數據速率最低為500 Hz。 ADAS1000評估板連接SDP板的照片見圖2。 評估板設計為提供1導聯至12導聯ECG測量。 圖2. ADAS1000評估板/SDP板(EVAL-SDP-CB1Z) ? 用于便攜式ECG應用中的電池 用于便攜式ECG設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應用的首要考量因素。 最新產品傾向于使用化學電池，如鋰離子電池，并且電池 供電時間可從幾小時到幾天，具體時間視產品而定。 電池電壓范圍取決于系統中元器件的電源范圍。 ADAS1000需要3.3 V的AVDD。因此，若使用了ADP151穩壓 器，則電池必須供應至少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內部供電軌，以便通過外部電源驅動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字電 源一同使用。 根據具體的工作模式，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都可驅動200 mA電流，因此可為系統 內的其它元器件供電。ADP151穩壓器的輸入來自電路板 上供其它用途的5 V供電軌。 加入適當的濾波后，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 軌上的任何數字噪聲影響。 EVAL-ADAS1000SDZ評估板設計成能夠以大約250 mA為 EVAL-SDP-CB1Z板提供所需的5 V電源。 ADP2503降壓/升壓 DC-DC轉換器可由連接板卡的4.5 V至5.5 V輸入電源產生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 電池供電病人監護應用中ECG前端的供電 CN0308 | circuit note and reference circuit info 電池供電病人監護應用中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 病人監護應用。 圖1顯示典型5導聯(4個肢體導聯和1個前胸導聯)ECG測量 系統物理連接的頂層框圖，該系統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聯設置。 在皮膚表面測量時，ECG信號幅度較小，通常為1 mV。有 關病人的健康及其它參數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。就系統而 言，許多醫療標準都要求最大噪聲不超過30μV p-p；然而， 設計人員通常把這一數值定的更低。因此，設計滿足系統 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境。電 源須經過設計，確保不會降低整體性能。選擇ADP151 線性 穩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導聯配置的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 病人監護應用。

圖1顯示典型5導聯(4個肢體導聯和1個前胸導聯)ECG測量 系統物理連接的頂層框圖，該系統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聯設置。

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• 完整集成ECG前端
• 低功耗
• 低噪聲

(analog)