اطلاعات عمومی
- نام تراشه: ADS1293
- سازنده: تگزاس اینسترومنتس
- مهمترین ویژگی کلیدی: ADS1293 – مبدل آنالوگ فرانت-اند ECG سه کاناله، RLD مجتمع، نویز 7 µVPP، وضوح 24 بیت
- دسته بندی عملکردی: مبدل آنالوگ فرانت-اند ECG (AFE)
- توضیح فنی کوتاه: ADS1293 یک مبدل آنالوگ به دیجیتال (ADC) دلتا-سیگما 24 بیتی، چندکاناله و کممصرف است که به عنوان یک فرانت-اند آنالوگ ECG طراحی شده است. این تراشه سیگنالهای بیوپتانسیل را با دقت به دادههای دیجیتال تبدیل میکند. با دارا بودن سه کانال ECG با وضوح بالا، یک تقویتکننده Right-Leg Drive (RLD) مجتمع و نویز ورودی پایین، جمعآوری سیگنال را بهینه میسازد. این دستگاه به عنوان یک رابط حیاتی برای دریافت و دیجیتالی کردن سیگنالهای فیزیولوژیکی در سیستمهای نظارت پزشکی عمل میکند.
فلسفه طراحی
چرا این سنسور طراحی شد؟ چه شکاف فنی را پوشش میدهد؟
ADS1293 برای پاسخگویی به نیاز فزاینده به فرانت-اندهای آنالوگ با یکپارچگی بالا، توان مصرفی کم و عملکرد عالی در ابزارهای پزشکی قابل حمل و پوشیدنی طراحی شده است. این تراشه با یکپارچهسازی تمام ویژگیهای مورد نیاز برای کاربردهای ECG تکلید یا سهلید با وضوح بالا، طراحی سیستمهای ECG فشرده را ساده میکند، در نتیجه تعداد قطعات و فضای برد را کاهش داده و عمر باتری را افزایش میدهد.
توضیحات عمومی
ADS1293 یک فرانت-اند آنالوگ (AFE) دلتا-سیگما 24 بیتی، با یکپارچگی بالا و کممصرف است که به طور خاص برای اندازهگیریهای بیوپتانسیل طراحی شده است.
این تراشه تمام ویژگیهای لازم برای جمعآوری، تقویت و دیجیتالیسازی سیگنالهای فیزیولوژیکی، مانند الکتروکاردیوگرام (ECG)، را با دقت بالا و نویز کم ترکیب میکند.
این قطعه به عنوان رابط اصلی در سیستمهای نظارت پزشکی عمل میکند و سیگنالهای آنالوگ با دامنه کم بدن را به یک جریان داده دیجیتال با وضوح بالا تبدیل میکند که برای پردازش بیشتر توسط میکروکنترلر یا DSP مناسب است.
کاربردها
- ابزار دقیق پزشکی
- نظارت بر بیمار (ECG)
- دستگاههای هولتر
- کاربردهای پزشکی قابل حمل و با توان مصرفی فوقالعاده کم
ویژگیهای کلیدی
- سه کانال ECG با وضوح بالا
- مصرف توان پایین: 0.3 میلیوات بر کانال (معمولی)
- تقویتکننده Right-Leg Drive (RLD) مجتمع
- اندازهگیری امپدانس تنفسی مجتمع
- تشخیص پیسمیکر (Pace detection)
- تشخیص جداشدگی الکترود (Lead-Off detection) (AC و DC)
- مالتیپلکسینگ ورودی آنالوگ انعطافپذیر
- تقویتکننده گین قابل برنامهریزی (PGA) با گین 1 تا 12
- سیگنالهای تست داخلی
- رابط سریال سازگار با SPI™
- مرجع داخلی و اسیلاتور
- تشخیص دیجیتال جداشدگی الکترود با آستانههای انعطافپذیر
مزایا
- مصرف توان پایین، عمر باتری طولانیمدت را در طرحهای قابل حمل پشتیبانی میکند.
- یکپارچگی بالا، تعداد قطعات خارجی را کاهش داده و باعث صرفهجویی در فضای برد و کاهش پیچیدگی میشود.
- وضوح 24 بیتی، جمعآوری سیگنال بیوپتانسیل را با دقت بالا و جزئیات دقیق تضمین میکند.
- پیکربندی انعطافپذیر امکان سازگاری با کاربردهای مختلف اندازهگیری ECG و بیوپتانسیل را فراهم میسازد.
- ویژگیهای مجتمع و قدرتمند مانند RLD، تشخیص پیسمیکر و تشخیص جداشدگی الکترود، طراحی کلی سیستم را ساده میکند.
محدودیتها
- برای پیکربندی کامل، جمعآوری داده و پردازش، به یک میکروکنترلر خارجی نیاز دارد.
- عملکرد بهینه نویز مستلزم طراحی دقیق PCB و تکنیکهای اتصال به زمین است.
- ممکن است برای دستیابی به دقت مشخصشده در برابر تغییرات تولید و محدودههای دما، کالیبراسیون در سطح سیستم مورد نیاز باشد.
مشخصات فنی کلیدی
| Specification | Value |
|---|---|
| Analog Supply Voltage | 2.7 V to 5.5 V |
| Digital Supply Voltage | 1.65 V to 3.6 V |
| Power Consumption (per channel) | 0.3 mW (typical) |
| Resolution | 24-bit Delta-Sigma |
| Output Data Rate (ODR) | 250 SPS to 128 kSPS |
| Input-Referred Noise | 7 µVPP (0.5 Hz to 150 Hz, typical) |
| Operating Temperature Range | –20°C to +85°C |
| Package Type | 32-pin TQFP, 3.5 mm × 4.5 mm QFN |
معماری داخلی
ADS1293 دارای معماری داخلی با یکپارچگی بالاست که برای اندازهگیریهای بیوپتانسیل طراحی شده است. مسیر سیگنال با یک مالتیپلکسر ورودی آغاز میشود که امکان انتخاب انعطافپذیر سیگنالها از الکترودهای مختلف را فراهم میکند. این سیگنالها سپس وارد یک تقویتکننده گین قابل برنامهریزی (PGA) با نویز پایین میشوند که گینهای 1 تا 12 را ارائه میدهد. سیگنال آنالوگ تقویتشده سپس توسط یک مبدل آنالوگ به دیجیتال (ADC) دلتا-سیگما 24 بیتی دیجیتالی میشود و وضوح بالایی را ارائه میدهد. این دستگاه همچنین شامل یک تقویتکننده Right-Leg Drive (RLD) مجتمع برای حذف حالت مشترک، همراه با مدارهای بایاس، یک مرجع ولتاژ داخلی و یک اسیلاتور داخلی است. بلوکهای پردازش دیجیتال از ویژگیهایی مانند تشخیص جداشدگی الکترود و تشخیص پیسمیکر پشتیبانی میکنند. تمام ارتباطات و پیکربندی دیجیتال از طریق یک رابط سریال سازگار با SPI مدیریت میشود.
پرسشهای فنی متداول
س1: ملاحظات کلیدی برای طراحی PCB به منظور دستیابی به عملکرد نویز بهینه با ADS1293 چیست؟
ج1: برای به حداقل رساندن نویز، ضروری است که سیگنالهای آنالوگ و دیجیتال در صورت امکان در لایههای جداگانه مسیریابی شوند، از یک صفحه زمین یکپارچه استفاده شود و خازنهای بایپس تا حد امکان نزدیک به پایههای تغذیه دستگاه قرار گیرند. همچنین شیلدینگ مسیرهای آنالوگ حساس و اتصال به زمین صحیح کابل بیمار توصیه میشود.
س2: تقویتکننده Right-Leg Drive (RLD) مجتمع چگونه در یک سیستم ECG عمل میکند؟
ج2: تقویتکننده RLD یک سیگنال معکوس حالت مشترک را به پای راست بیمار (یا نقطه مرجع دیگر) تزریق میکند. این عمل به طور قابل توجهی نسبت حذف حالت مشترک (CMRR) سیستم را بهبود میبخشد و تداخل خط برق و نویز کلی سیگنالهای ECG را کاهش میدهد.
س3: چه روشهایی برای تشخیص جداشدگی الکترود با ADS1293 موجود است؟
ج3: ADS1293 از هر دو روش تشخیص جداشدگی الکترود AC و DC پشتیبانی میکند. تشخیص جداشدگی الکترود DC با اعمال جریان کوچک به الکترودها و نظارت بر ولتاژ کار میکند، در حالی که تشخیص جداشدگی الکترود AC یک سیگنال AC با فرکانس پایین را تزریق میکند. هر دو روش به سیستم امکان میدهند تا زمان جدا شدن الکترود از بیمار را شناسایی کند.
س4: آیا ADS1293 را میتوان برای کاربرد ECG تکلید پیکربندی کرد؟
ج4: بله، ADS1293 انعطافپذیر است و میتواند با استفاده از مالتیپلکسر ورودی و ویژگیهای قابل برنامهریزی خود برای کاربردهای ECG تکلید، دولید یا سهلید پیکربندی شود. این امر به طراحان امکان میدهد تا تنها از کانالهای مورد نیاز استفاده کنند و در عین حال از مزایای ویژگیهای مجتمعشده بهرهمند شوند.
قطعات مشابه / جایگزین
- ADS1291: تگزاس اینسترومنتس – یک AFE ECG 2 کاناله، 24 بیتی از همان خانواده.
- ADS1292: تگزاس اینسترومنتس – یک AFE ECG 2 کاناله، 24 بیتی با ویژگیهای مجتمع مشابه.
- ADS1298: تگزاس اینسترومنتس – یک AFE ECG 8 کاناله، 24 بیتی برای کاربردهای با تعداد کانال بالاتر.
- ADS1294: تگزاس اینسترومنتس – یک AFE ECG 4 کاناله، 24 بیتی که کانالهای بیشتری نسبت به ADS1293 ارائه میدهد.
جدول منابع
| نوع منبع | لینک رسمی تولیدکننده |
|---|---|
| Datasheet | ADS1293: 3-Channel, 24-Bit, Low-Power, Delta-Sigma ADC for Biopotential Measurements |
| Product Page | صفحه محصول ADS1293 |
| Application Note | یادداشت کاربردی SLAU490—طراحی فرانت-اند ECG با ADS129x |
| Application Note | یادداشت کاربردی SBAA208—تشخیص جداشدگی الکترود با ADS129x |
این بخش به منظور معرفی آیسیهای مهم و پرکاربرد، با هدف افزایش آشنایی طراحان و علاقهمندان به الکترونیک، تهیه شده است. لطفاً توجه داشته باشید که لزوماً تمامی قطعات معرفیشده در اینجا بخشی از سبد محصولات ما نیستند؛ با این حال، در صورت نیاز، میتوانید درخواست تامین خود را با ما از طریق orders@gebrabit.com در میان بگذارید.