ADS1291、ADS1292和ADS1292R是多通道、同時采樣、24位δσ模數轉換器（ADC），內置可編程增益放大器（PGA）、內部參考和板載振蕩器。

ADS1291、ADS1292和ADS1292R包含了便攜式低功耗醫療心電圖（ECG）、運動和健身應用中常見的所有功能。
*附件：ads1292r.pdf

憑借高度集成和卓越的性能，ADS1291、ADS1292和ADS1292R使得以顯著降低體積、功耗和整體成本，創建可擴展的醫療儀器系統。

ADS1291、ADS1292和ADS1292R每個通道都配備了靈活的輸入復用器，可獨立連接到內部生成的信號，用于測試、溫度和引線檢測。此外，輸入通道的任意配置都可以選擇用于推導右側驅動（RLD）輸出信號。ADS1291、ADS1292和ADS1292R的數據速率最高可達8千每秒。引線檢測可以在設備內部實現，使用設備內部的激勵電流匯或電源。ADS1292R版本包含完全集成的呼吸阻抗測量功能。

這些設備分別封裝為5毫米×5毫米、32針薄四邊扁平包（TQFP）和4毫米×4毫米、32針無引腳的四邊扁平包（VQFN）。工作溫度規定為–40°C至+85°C。

特性

• 兩個低噪聲PGA和兩個高分辨率ADC
  （ADS1292和ADS1292R）
• 低功耗：335 μW/通道
• 輸入參考噪聲：8 μV聚丙烯
  （150 Hz 帶寬，G = 6）
• 輸入偏置電流：200 pA
• 數據速率：125 SPS 至 8 kSPS
• CMRR：120 分貝
• 可編程增益：1、2、3、4、6、8 或 12
• 電源：單極或雙極
  • 模擬：2.7 V 至 5.25 V
  • 數字：1.7 V 至 3.6 V
• 內置右腿驅動放大器、導聯脫落檢測、測試信號
• 集成呼吸阻抗測量 （ADS1292R）
• 內置振蕩器和基準
• 靈活的掉電、待機模式
• SPI?兼容串行接口
• 工作溫度范圍：–40°C 至 +85°C

參數

方框圖

ADS129x 系列（含 ADS1291/1292/1292R）是德州儀器（TI）推出的高集成度模擬前端（AFE），核心優勢為 24 位高精度、低功耗、專為生物電勢測量優化，集成多通道 ADC、可編程增益放大器（PGA）與醫療專用功能，文檔版本為 SBAS502C，發布于 2011 年 12 月，2020 年 4 月修訂，適用于心電圖（ECG）、患者監護、健身監測等醫療與健康設備，提供 32 引腳 TQFP 與 VQFN 封裝，工作溫度范圍 - 40°C 至 85°C。

一、核心參數與性能特性

1. 基礎規格

• ADC 性能 ：24 位分辨率，無丟失碼；INL±0.5 LSB（典型），DNL±0.5 LSB（典型）；輸入失調誤差 ±100 μV，增益誤差 ±0.2% FS（典型）；數據速率 125 SPS-8 kSPS，支持多速率可調。
• 動態與噪聲性能 ：150 Hz 帶寬下輸入參考噪聲 8 μVPP；CMRR 120 dB（典型），PSRR 優異；SNR、THD 分別達 117 dB、-104 dB（10 Hz 輸入），通道間串擾 - 120 dB，抗干擾能力強。
• 接口與控制 ：SPI 兼容串行接口（SCLK 最高 4.096 MHz）；支持連續轉換與單次轉換模式；DRDY 引腳指示數據就緒，START 引腳實現多器件同步；2 個通用 GPIO 引腳，支持自定義功能擴展。

2. 供電與功耗

• 供電范圍 ：模擬電源（AVDD）2.7 V-5.25 V，數字電源（DVDD）1.7 V-3.6 V，支持單極性 / 雙極性供電。
• 功耗表現 ：每通道典型功耗 335 μW（3 V 供電）；待機模式功耗 160 μW，掉電模式低至 1 μW（3 V 供電），適配電池供電的便攜式醫療設備。

3. 集成功能特性

• 信號調理功能 ：內置 7 檔可編程增益放大器（PGA=1/2/3/4/6/8/12），適配微弱生物電勢信號；輸入偏置電流 200 pA（典型），高輸入阻抗（1000 MΩ），減少對傳感器影響。
• 醫療專用功能 ：集成右腿驅動（RLD）放大器，抑制共模干擾；支持導聯脫落檢測（DC/AC 兩種模式），內置電流源（6 nA-22 μA 可調）；ADS1292R 額外集成呼吸阻抗測量功能（2 kΩ-10 kΩ 測量范圍）。
• 輔助功能 ：內置 2.42 V/4.033 V 低漂移參考源（溫度系數 45 ppm/°C）；片內溫度傳感器（0.49 mV/°C 系數）；支持內部 / 外部時鐘（512 kHz/2.048 MHz），內置振蕩器精度 ±1.5%（全溫）。

4. 封裝與環境適應性

• 封裝類型 ：32 引腳 TQFP 封裝（5mm×5mm）與 VQFN 封裝（4mm×4mm），暴露熱焊盤需接地優化散熱；結到環境熱阻 33.7 °C/W（VQFN）、68.4 °C/W（TQFP），散熱性能適配高密度布局。
• 可靠性 ：ESD 防護（HBM ±1000 V、CDM ±500 V）；存儲溫度范圍 - 60°C 至 150°C，最大結溫 150°C，滿足醫療設備嚴苛可靠性要求。

二、工作模式與功能原理

1. 核心架構

采用 “EMI 濾波器→輸入多路選擇器→PGA→ΔΣ ADC→數字抽取濾波器→SPI 接口” 架構，集成 RLD 放大器、導聯脫落檢測、呼吸測量（ADS1292R）等模塊；通過 12 個配置寄存器靈活設置增益、數據速率、功能使能等參數，支持多器件級聯與同步。

2. 主要工作模式

3. 關鍵功能細節

• 導聯脫落檢測 ：支持 DC 模式（內置電流源）與 AC 模式（fDR/4 頻率激勵），通過 LOFF_STAT 寄存器反饋狀態，適配不同電極連接監測需求。
• 右腿驅動（RLD） ：可選擇任意通道組合生成驅動信號，抑制 50/60 Hz 工頻干擾，CMRR 達 120 dB，優化生物電勢信號采集質量。
• 呼吸測量（ADS1292R） ：支持 32 kHz/64 kHz 調制頻率，相位可調（0°-168.75°），阻抗測量噪聲 40 mΩPP，同步采集 ECG 與呼吸信號。

三、應用場景與設計建議

1. 典型應用領域

• 醫療設備（ECG 監護儀、除顫器、動態心電記錄儀）、健身監測設備（心率 / 呼吸監測）、高精度多通道數據采集系統。

2. 設計關鍵要點

• 電源設計 ：AVDD 與 DVDD 需分別供電，就近并聯 0.1 μF 陶瓷電容與 10 μF 鉭電容濾波；模擬地（AVSS）與數字地（DGND）單點連接，避免串擾；VREFP 引腳需外接 10 μF 電容穩定參考電壓。
• 輸入與信號調理 ：模擬輸入采用差分驅動，串聯 47 nF EMI 濾波電容；PGA 輸出需外接 4.7 nF 濾波電容（ADS1292R 呼吸通道需 47 nF），優化抗混疊性能；高阻源場景需避免輸入旁路電容，防止電荷泵效應。
• 接口與同步設計 ：SPI 通信需遵循 CPOL=0、CPHA=1 時序，SCLK 速率不超過 4.096 MHz；多器件同步時，通過 START 引腳統一觸發，確保采樣時刻一致。
• 布局與防護 ：模擬信號路徑遠離數字電路，采用屏蔽布線；熱焊盤必須接地以優化散熱；輸入引腳需串聯限流電阻（符合 IEC 60601 標準），防止患者觸電風險。