ADAS1021：高性能5通道ECG模擬前端芯片的技術(shù)剖析

在醫(yī)療電子領(lǐng)域，心電圖（ECG）監(jiān)測(cè)設(shè)備的性能至關(guān)重要。ADAS1021作為一款高度集成的模擬前端（AFE）芯片，為ECG測(cè)量提供了全面而強(qiáng)大的解決方案。下面我們就來(lái)深入了解一下這款芯片的特點(diǎn)、應(yīng)用以及技術(shù)細(xì)節(jié)。

文件下載：ADAS1021.pdf

一、芯片特性亮點(diǎn)

1. 通道與前端設(shè)計(jì)

ADAS1021具備5個(gè)ECG采集通道和1個(gè)驅(qū)動(dòng)參考通道。其前端布局靈活，既可以采用右臂電極參考，也能使用WCT參考。每個(gè)通道都配備了專(zhuān)用的Σ - Δ ADC，并且有典型值為50 mV的校準(zhǔn)信號(hào)用于增益校正，這為高精度的信號(hào)采集提供了有力保障。你是否想過(guò)這種靈活的前端設(shè)計(jì)能為不同的應(yīng)用場(chǎng)景帶來(lái)怎樣的便利呢？

2. 濾波與檢測(cè)功能

• 電源線濾波：具備數(shù)字50 Hz或60 Hz的市電電源線濾波功能，有效減少電源干擾，提高信號(hào)質(zhì)量。
• 起搏器檢測(cè)：擁有靈活的起搏器檢測(cè)能力，可在5個(gè)ECG通道中選擇3個(gè)通道進(jìn)行數(shù)字檢測(cè)算法處理，并且閾值水平可編程，能適應(yīng)不同的檢測(cè)需求。
• 導(dǎo)聯(lián)脫落與質(zhì)量檢測(cè)：支持導(dǎo)聯(lián)脫落或?qū)?lián)故障檢測(cè)，包括ECG和RLD_OUT的直流導(dǎo)聯(lián)脫落檢測(cè)，同時(shí)具備交流導(dǎo)聯(lián)質(zhì)量測(cè)量功能，極性、電流和閾值水平均可編程。

3. 其他功能特性

• 參考電極驅(qū)動(dòng)：當(dāng)RLD導(dǎo)聯(lián)出現(xiàn)故障時(shí)，可靈活將參考電極驅(qū)動(dòng)重定向到其他電極。
• 呼吸測(cè)量：采用阻抗呼吸描記法進(jìn)行呼吸測(cè)量，能在多個(gè)導(dǎo)聯(lián)上獲取患者呼吸時(shí)的阻抗變化。
• 屏蔽驅(qū)動(dòng)放大器：用于對(duì)電纜屏蔽層進(jìn)行偏置，減少外界干擾。
• 并行IC支持：支持并行IC配置，可用于更大導(dǎo)聯(lián)數(shù)的應(yīng)用場(chǎng)景。
• 通信與GPIO：通過(guò)SPI通信，還有8個(gè)用戶(hù)可編程的GPIO，方便與其他設(shè)備進(jìn)行交互。

二、功耗與電源

ADAS1021采用低功耗架構(gòu)，不同通道數(shù)下的功耗表現(xiàn)如下：

• 單通道ECG功耗為3.04 mW。
• 3通道ECG功耗為4.95 mW。
• 5通道ECG功耗為7.64 mW。

該芯片設(shè)計(jì)用于與ADP5320電源管理單元（PMU）配合使用，可在2或3個(gè)電壓軌（5 V、1.8 V或1.2 V）下工作，這種靈活的電源配置能滿(mǎn)足不同的應(yīng)用需求。你認(rèn)為低功耗設(shè)計(jì)對(duì)于便攜式醫(yī)療設(shè)備來(lái)說(shuō)有多重要呢？

三、封裝與溫度范圍

芯片采用65球、5.6 mm × 6.2 mm的WLCSP封裝，體積小巧，適合對(duì)空間要求較高的應(yīng)用。其工作溫度范圍為 - 10°C至 + 85°C，能適應(yīng)較為廣泛的環(huán)境條件。

四、應(yīng)用領(lǐng)域

ADAS1021適用于多種醫(yī)療設(shè)備，包括便攜式和線供電的ECG監(jiān)測(cè)儀、診斷測(cè)量設(shè)備以及電池供電的ECG設(shè)備等。在這些應(yīng)用中，芯片的高性能和低功耗特性能夠充分發(fā)揮優(yōu)勢(shì)，為患者提供準(zhǔn)確可靠的心電圖監(jiān)測(cè)。

五、功能框圖與總體描述

從簡(jiǎn)化功能框圖可以看出，ADAS1021的架構(gòu)設(shè)計(jì)旨在實(shí)現(xiàn)高效的信號(hào)采集和處理。它主要用于測(cè)量患者的生物電位信息，通過(guò)每個(gè)通道的Σ - Δ ADC對(duì)心電圖活動(dòng)進(jìn)行采集和數(shù)字化處理，能夠在多種干擾源存在的情況下實(shí)現(xiàn)低噪聲、診斷級(jí)別的測(cè)量。同時(shí)，芯片還包含三個(gè)專(zhuān)用的逐次逼近寄存器（SAR）ADC，用于對(duì)高頻起搏器內(nèi)容進(jìn)行數(shù)字化處理，并通過(guò)片上的起搏器檢測(cè)算法進(jìn)行分析。

在使用ADAS1021時(shí)，若想獲取最新的生產(chǎn)發(fā)布時(shí)間信息，可以聯(lián)系當(dāng)?shù)氐?a target="_blank">Analog Devices銷(xiāo)售代表，或者發(fā)送郵件至ADAS1021@analog.com。

總之，ADAS1021以其豐富的功能、低功耗特性和廣泛的應(yīng)用適應(yīng)性，為醫(yī)療電子領(lǐng)域的ECG監(jiān)測(cè)設(shè)備設(shè)計(jì)提供了一個(gè)優(yōu)秀的解決方案。你在實(shí)際項(xiàng)目中是否會(huì)考慮使用這款芯片呢？