اطلاعات عمومی
- نام تراشه: ADS1292
- سازنده: Texas Instruments
- مهمترین ویژگی کلیدی: ADS1292 – AFE ECG، دو کانال، ADC 24 بیتی، کممصرف
- دستهبندی عملکردی: Analog Front-End (AFE) ECG
- شرح فنی کوتاه: ADS1292 یک Analog Front-End (AFE) کممصرف، دو کاناله و 24 بیتی است که برای اندازهگیریهای بیوپتانسیل طراحی شده است. این تراشه تمام ویژگیهای ضروری برای ساخت یک سیستم الکتروکاردیوگرام (ECG) یا الکتروانسفالوگرام (EEG) پزشکی با کارایی بالا و توان مصرفی پایین را یکپارچه میکند. این دستگاه سیگنالهای آنالوگ بیوپتانسیل را به دادههای دیجیتال تبدیل کرده و خروجی تمیزی را برای پردازش بیشتر توسط میکروکنترلر ارائه میدهد.
فلسفه طراحی
ADS1292 برای پاسخگویی به تقاضای فزاینده برای Analog Front-Endهای بسیار یکپارچه، کممصرف و با کارایی بالا در ابزارهای پزشکی قابل حمل و باتریخور طراحی شد. این تراشه بلوکهای عملکردی کلیدی مانند تقویتکنندههای با بهره قابل برنامهریزی، مبدلهای آنالوگ به دیجیتال با رزولوشن بالا، مرجع ولتاژ و یک اسیلاتور را یکپارچه میکند، در نتیجه پیچیدگی طراحی را کاهش میدهد، تعداد قطعات خارجی را کم میکند و امکان تولید فرمفاکتورهای کوچکتر را برای سیستمهای اندازهگیری بیوپتانسیل فراهم میسازد.
شرح کلی
Texas Instruments ADS1292 یک Analog Front-End (AFE) یکپارچه است که به طور خاص برای اندازهگیریهای بیوپتانسیل طراحی شده است. این تراشه شامل دو مبدل آنالوگ به دیجیتال (ADC) دلتا-سیگما (ΔΣ) 24 بیتی، کمنویز و با رزولوشن بالا، همراه با یک تقویتکننده بهره قابل برنامهریزی (PGA) و سایر بلوکهای پشتیبانیکننده است.
این دستگاه نقش حیاتی در سیستمهای پزشکی و مراقبتهای بهداشتی ایفا میکند و با دقت سیگنالهای الکتریکی بیولوژیکی بسیار کوچک، مانند سیگنالهای الکتروکاردیوگرام (ECG) یا الکتروانسفالوگرام (EEG)، را دریافت و دیجیتالی میکند.
این تراشه پیچیدگی طراحی Front-End را کاهش میدهد و امکان ایجاد تجهیزات تشخیصی و نظارتی فشرده و کارآمد از نظر مصرف انرژی را فراهم میکند.
کاربردها
- ابزارهای پزشکی (ECG, EEG)
- مانیتورینگ بیمار
- دستگاههای پزشکی قابل حمل
- لوازم جانبی تناسب اندام و ورزشی
ویژگیهای کلیدی
- دو PGA کمنویز و دو ADC با رزولوشن بالا
- نویز ورودی مرجع: 4 µVPP (نمونه، G=6، پهنای باند 150 هرتز)
- نرخ داده تا 8 kSPS
- نسبت رد حالت مشترک (CMRR): –105 dB (نمونه، G=6)
- تقویتکننده داخلی Right Leg Drive (RLD)
- تشخیص Lead-off (AC و DC)
- گزینههای مرجع انعطافپذیر
- اسیلاتور یکپارچه
- رابط دیجیتال SPI
- عملکرد با تغذیه تکی (2.7 V تا 5.5 V AVDD)
- مصرف توان پایین: 335 µA به ازای هر کانال (نمونه، در 2 kSPS)
- سیگنال تست یکپارچه
مزایا
- یکپارچگی بالا باعث کاهش تعداد قطعات خارجی و فضای برد میشود.
- نویز ورودی مرجع پایین امکان اندازهگیریهای بیوپتانسیل با دقت بالا را فراهم میکند.
- مصرف توان پایین از طراحیهای قابل حمل و باتریخور پشتیبانی میکند.
- RLD یکپارچه و تشخیص Lead-off، رد حالت مشترک و پایش سیستم را ساده میکند.
- بهره PGA و نرخ داده انعطافپذیر امکان بهینهسازی برای سیگنالهای بیوپتانسیل مختلف را فراهم میآورد.
محدودیتها
- برای پیکربندی و پردازش داده به یک میکروکنترلر خارجی نیاز دارد.
- حساسیت به نویز منبع تغذیه در صورت عدم فیلتر و دکوپلینگ مناسب.
- در صورت عدم کفایت دقت اسیلاتور داخلی برای کاربردهای زمانبندی دقیق، به کلاک خارجی نیاز دارد.
- محدود به دو کانال ورودی، که ممکن است برای همه سیستمهای ECG چند لید کافی نباشد.
Key Technical Specifications
| Parameter | Value |
|---|---|
| Analog Supply Voltage (AVDD) | 2.7 V to 5.5 V |
| Digital Supply Voltage (DVDD) | 1.8 V to 3.6 V (up to 5.5 V compatible) |
| Operating Current | 670 µA (Typical, AVDD+DVDD, 2 kSPS) |
| Power-down Current | 1 µA (Typical) |
| Resolution | 24 Bits |
| Max Data Rate | 8 kSPS |
| Input-Referred Noise (G=6) | 4 µVPP (Typical) |
| CMRR (G=6) | –105 dB (Typical) |
| Operating Temperature Range | –20°C to +85°C |
| Package Type | 24-Pin TSSOP |
معماری داخلی
ADS1292 یک مسیر سیگنال کامل را برای اندازهگیریهای بیوپتانسیل یکپارچه میکند. هر یک از دو کانال ورودی آنالوگ دارای یک مالتیپلکسر ورودی است که به دنبال آن یک تقویتکننده بهره قابل برنامهریزی (PGA) کمنویز قرار دارد. خروجیهای PGA به یک مبدل آنالوگ به دیجیتال (ADC) دلتا-سیگما 24 بیتی وارد میشوند. این دستگاه همچنین شامل یک تقویتکننده Right Leg Drive (RLD)، مدار تشخیص Lead-off (AC و DC) و یک مرجع ولتاژ داخلی است. یک اسیلاتور داخلی انعطافپذیر یا ورودی کلاک خارجی، زمانبندی لازم برای ADCها را فراهم میکند. دادههای دیجیتال از طریق یک رابط سازگار با SPI استاندارد، امکان ارتباط با یک میکروکنترلر خارجی را فراهم میسازد.
سوالات فنی متداول
- س: چگونه میتوان عملکرد نویز را در یک طراحی مبتنی بر ADS1292 بهینه کرد؟
- ج: عملکرد نویز را میتوان با انتخاب دقیق قطعات خارجی، فیلترینگ ورودی مناسب برای محدود کردن پهنای باند، و اتصال زمین و دکوپلینگ منبع تغذیه صحیح بهینه کرد. استفاده از PGA یکپارچه در بهرههای بالاتر (به عنوان مثال، G=6) نیز میتواند به کاهش تأثیر نویز سیستمهای بعدی کمک کند، در حالی که در محدوده ورودی باقی میماند.
- س: گزینههای پیکربندی نرخ داده ADS1292 چیست؟
- ج: نرخ داده (نرخ نمونهبرداری) ADS1292 از طریق بیتهای
DRدر رجیستر CONFIG1 قابل برنامهریزی است. این دستگاه از نرخ داده 125 SPS تا 8 kSPS پشتیبانی میکند. فرکانس کلاک اصلی، که از اسیلاتور داخلی یا کلاک خارجی مشتق میشود، مستقیماً بر تنظیمات نرخ داده موجود تأثیر میگذارد.
- ج: نرخ داده (نرخ نمونهبرداری) ADS1292 از طریق بیتهای
- س: تقویتکننده Right Leg Drive (RLD) یکپارچه در ADS1292 چگونه کار میکند؟
- ج: تقویتکننده RLD در ADS1292 یک ولتاژ حالت مشترک تولید میکند که به پای راست بیمار (یا الکترود مشترک دیگر) بازخورد میشود. این حلقه بازخورد به فعال کردن بدن بیمار به یک ولتاژ حالت مشترک کمک میکند و نسبت رد حالت مشترک (CMRR) را به طور قابل توجهی بهبود میبخشد و تداخل حالت مشترک را که توسط الکترودهای ورودی دریافت میشود، کاهش میدهد.
- س: آیا ADS1292 میتواند با یک منبع تغذیه تکی کار کند؟
- ج: بله، ADS1292 برای عملکرد با تغذیه تکی طراحی شده است. ولتاژ تغذیه آنالوگ (AVDD) میتواند از 2.7 V تا 5.5 V متغیر باشد. ولتاژ تغذیه دیجیتال (DVDD) نیز میتواند از AVDD مشتق شود یا یک منبع جداگانه از 1.8V تا 3.6V باشد، با شیفتدهندههای سطح یکپارچه که سازگاری با منطق 5V را امکانپذیر میسازد.
قطعات مشابه / جایگزین
- ADS1291 (Texas Instruments): AFE ECG مشابه با ورودی تک کانال.
- ADS1292R (Texas Instruments): نسخه پیشرفته ADS1292، شامل اندازهگیری امپدانس تنفس یکپارچه.
- ADS1191 (Texas Instruments): AFE بیوپتانسیل تک کانال با رزولوشن کمتر (16 بیتی).
- ADS1192 (Texas Instruments): AFE بیوپتانسیل دو کانال با رزولوشن کمتر (16 بیتی).
- ADS1293 (Texas Instruments): AFE برای ECG با سه کانال و توان مصرفی کمتر، اغلب در دستگاههای پوشیدنی استفاده میشود.
جدول مرجع
| Resource Type | Official Manufacturer Link |
|---|---|
| Datasheet | ADS1291, ADS1292, ADS1292R Low-Power, 2-Channel, 24-Bit Analog Front-Ends for Biopotential Measurements |
| Product Brief | ADS1292 Product Page |
| Application Notes | ECG Front-End Design with ADS129x |
این بخش برای معرفی ICهای مهم و پرکاربرد تهیه شده است و هدف آن آشنایی بیشتر طراحان و علاقهمندان به الکترونیک است. لطفاً توجه داشته باشید که لزوماً همه قطعات معرفیشده در اینجا بخشی از سبد محصولات ما نیستند؛ با این حال، در صورت نیاز، میتوانید درخواست تامین را با تماس با ما از طریق orders@gebrabit.com ارسال کنید.