設(shè)計(jì)注意事項(xiàng)

TI 的全新 ADS1298 采用 8 個通道的 PGA 以及一個單獨(dú)的 24 位 Δ-Σ ADC;威爾遜中心終端、功能增強(qiáng)的戈德伯格終端及其放大器，實(shí)現(xiàn)了完全標(biāo)準(zhǔn)的 12 導(dǎo) ECG 集成模擬前端。與分立實(shí)施相比，ADS1298 縮減了組件數(shù)并降低了高達(dá) 95% 的功耗，每通道僅需 1mW 的功效，同時客戶還可獲得最高級別的診斷準(zhǔn)確度。

ECG 系統(tǒng)功能與發(fā)展

ECG 機(jī)的基本功能包括 ECG 波形顯示(通過 LCD 顯示屏或印刷紙媒質(zhì)顯示)、心跳律動指示以及通過按鈕控制的簡單用戶界面。越來越多的 ECG 產(chǎn)品要求具備更多的功能，例如通過便攜式媒體存儲電子病歷、無線/有線傳輸以及在具有觸摸功能的大型 LCD 顯示屏上顯示 2D/3D 圖像。多級診斷功能正在幫助沒有受過專門 ECG 培訓(xùn)的醫(yī)護(hù)人員掌握 ECG 模式及某些心臟病的信號指示。在采集并數(shù)字化 ECG 信號之后，將發(fā)送這些信號以進(jìn)行顯示和分析，其中包括進(jìn)一步的信號處理。

信號采集挑戰(zhàn)：

·大的直流偏移和多種干擾信號的出現(xiàn)會導(dǎo)致 ECG 信號的測量面臨挑戰(zhàn)。典型電極的電壓最高可達(dá) 300mV。干擾信號包含來自電源的 50/60Hz 干擾、病人活動導(dǎo)致的運(yùn)動偽影、電外科設(shè)備、除顫脈沖、起搏器脈沖及其它監(jiān)控設(shè)備等引起的射頻干擾。

·ECG 內(nèi)所需的準(zhǔn)確度會隨終端設(shè)備的變化而有所不同：

—標(biāo)準(zhǔn)監(jiān)控設(shè)備需要 0.05-30Hz 之間的頻率

—診斷設(shè)備需要 0.05-1000Hz 之間的頻率

·可以借助能消除兩輸入端 AC 線常見噪聲的高輸入阻抗儀表放大器 (INA) 抵消一些 50Hz/60Hz 共模干擾。為了進(jìn)一步消除輸電線供電噪聲，信號憑借放大器通過右腿被反向并向病人驅(qū)回。只需少許微電流甚至更少即可實(shí)現(xiàn)顯著的 CMR 改進(jìn)并保持在 UL544 限制之內(nèi)。此外還會使用 50/60Hz 數(shù)字陷波濾波器進(jìn)一步降低干擾。

模擬前端選項(xiàng)：

·優(yōu)化功耗和模擬前端的 PCB 面積對于便攜式 ECG 而言非常關(guān)鍵。技術(shù)改進(jìn)后，當(dāng)前提供了多種前端選項(xiàng)：

—使用低分辨率 ADC(需要所有濾波器)

—使用高分辨率 ADC(需要較少濾波器)

—使用 Σ-Δ ADC(無需濾波器、除 INA 之外的放大器、直流偏移)

—使用順序和同步采樣方法。

·使用低分辨率(16 位)ADC 時，信號需要被顯著增益(增幅通常為 100–200 倍)以達(dá)到必要的分辨率。使用高分辨率(24 位)Σ-Δ ADC 時，信號需要 4–5 倍的適度增益。因此可以除去消除直流偏移所需的第二增益級和電路。這將實(shí)現(xiàn)面積與成本上的整體縮減。Σ-Δ 方法還將保留信號的整個頻率內(nèi)容，并為數(shù)據(jù)后期處理提供充分的靈活性。

·借助順序方法，創(chuàng)建 ECG 引線的單個通道可被復(fù)用到一個 ADC。這樣一來，相鄰?fù)ǖ篱g必然會存在偏移。借助同步采樣方法即可將專用 ADC 用于每個通道，因此通道之間不存在前面提及的偏移。