国芯思辰|国产24位模拟前端芯片软硬件替换ADS1291应用于医疗仪器(ECG/EMG/EEG)的高精度数据采集

摘要：在现代医疗领域，医疗仪器(ECG/EMG/EEG)主要是通过测量活组织表面电位来记录心脏在一段时间内的电性活动，通过生物电极来获取生理信号。而为了增强信号强度去干扰并将信号数字化，一个高精度、低功耗、多通道的模拟前端芯片是不可缺少的。

在现代医疗领域，医疗仪器(ECG/EMG/EEG)主要是通过测量活组织表面电位来记录心脏在一段时间内的电性活动，通过生物电极来获取生理信号。而为了增强信号强度去干扰并将信号数字化，一个高精度、低功耗、多通道的模拟前端芯片是不可缺少的。

ADS1291以其出色的性能，在医疗仪器的数据采集方面得到了广泛应用。本文主要介绍一颗国产24位模拟前端芯片，该芯片能软硬件100%替换ADS1291，为这些医疗仪器的数据采集提供了有效的解决方案。

该国产模拟前端芯片具有内置可编程增益放大器(PGA)、内部低温漂基准和内置频率可调的振荡器。针对ECG和EEG应用场景设计，具备右腿驱动、导联脱落检测、数字起搏检测等功能，可切换到内部时钟与内部参考，从而简化ECG/EEG外围电路。

针对电池应用场景，该芯片提供了ULP模式，极大地提升了续航，它的数据缓存功能，可减少MCU的中断次数，有助于节省系统功耗。所以选用该芯片可大幅降低ECG应用产品的尺寸、功耗及成本。且具备基于激励电流阱/电流源的导联检测功能，电流范围为6nA~399nA，可根据产品需求进行选择调整。

此外，该模拟前端芯片的输出数据速率高达32kSPS，因此可实现数字起搏检测。在工作时具有非常低的输入参考噪声，在GAIN=12时，输入参考噪声可低至0.20µVrms(1.24µVpp)。共模抑制比(CMRR) 在单位增益模式下不低于120dB。另外，芯片在输出速率为32kSPS时，仍具有87dB的SNR，具有非常优异的性能。该芯片主要特征如下：

• 数据速率：31.25SPS至32kSPS

• 可编程增益：1、2、3、4、6、8或12

• 超低输入参考噪声：4.07μVpp(0.64μVrms) (BW =150Hz,G = 6)

• CMRR：120dB

• 灵活的功耗模式：高速模式(HS)、低功耗模式(LP)、超低功耗模式(ULP)

• 低功耗模式，功耗仅410µW(AVDD=3V,DVDD=1.8V,ODR= 500SPS,G=6)

• 内置低温漂基准；内置时钟，可对外输出，且频率可调

• 内置右腿驱动放大器、导联脱落检测、温度传感器、测试信号

• 可支持数字起搏检测

• 数据缓存深度可调(1/2/4/8/16/32)

• Offset/Gain error 校准功能

• 电源范围：模拟电源：2.7V至5.25V；数字电源：1.8V至5.25V