設(shè)計(jì)高度集成的心電圖（ECG）前端電路，用于電池供電 病人監(jiān)護(hù)應(yīng)用

連接/參考器件

ADAS1000集成呼吸與脈搏檢測的心電圖（ECG）前端

ADP151超低噪聲、200 mA CMOS線性穩(wěn)壓器

評(píng)估和設(shè)計(jì)支持

電路評(píng)估板

評(píng)估板（EVAL-ADAS1000SDZ）

系統(tǒng)演示平臺(tái)（EVAL-SDP-CB1Z）

設(shè)計(jì)和集成文件

原理圖、布局文件、物料清單

電路功能與優(yōu)勢

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(hù)應(yīng)用。圖1顯示典型5導(dǎo)聯(lián)（4個(gè)肢體導(dǎo)聯(lián)和1個(gè)心前胸導(dǎo)聯(lián)）ECG測量系統(tǒng)物理連接的頂層框圖，該系統(tǒng)集成了呼吸與脈搏檢測功能。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(shí)，ECG信號(hào)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(yùn)藏在那個(gè)小信號(hào)之中，因此要求器件具有μV級(jí)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(jì)人員通常把這一數(shù)值定的更低。因此，設(shè)計(jì)滿足系統(tǒng)層面需求的解決方案時(shí)，必須考慮所有的噪聲源。

ADAS1000的額定噪聲性能針對(duì)多種不同的工作環(huán)境。電源須經(jīng)過設(shè)計(jì)，確保不會(huì)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）

電路描述

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(gè)電極輸入和一個(gè)專用右腿驅(qū)動(dòng)（RLD）輸出參考電極組成，專為監(jiān)控與診斷級(jí)ECG測量而設(shè)計(jì)。

除了支持監(jiān)控ECG信號(hào)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(gè)ADAS1000支持5個(gè)電極輸入，輕松進(jìn)行傳統(tǒng)的6導(dǎo)聯(lián)ECG測量。并聯(lián)第二個(gè)ADAS1000從機(jī)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(gè)電極和1個(gè)RLD組成），若加入多個(gè)從機(jī)設(shè)備（3個(gè)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(jìn)行呼吸驅(qū)動(dòng)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(hào)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(shí)分辨率為200 mΩ，使用外部電容時(shí)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(gè)導(dǎo)聯(lián)中的一個(gè)（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(yùn)行三個(gè)數(shù)字算法實(shí)例。它與內(nèi)部抽取和濾波并行針對(duì)高頻心電圖數(shù)據(jù)運(yùn)行。該算法設(shè)計(jì)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(gè)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(hào)，同時(shí)返回檢測到信號(hào)的高度和寬度。當(dāng)用戶希望運(yùn)行自己的數(shù)字起搏算法時(shí)，ADAS1000提供了一個(gè)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(shí)，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(duì)低功耗設(shè)計(jì)，僅需21 mW便可進(jìn)行5個(gè)ECG電極的測量。若需進(jìn)一步降低電池供電式動(dòng)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(jìn)一步將單個(gè)ECG導(dǎo)聯(lián)的功耗降低至11 mW.

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