اطلاعات عمومی
- نام تراشه: ADS1298
- سازنده: Texas Instruments
- مهمترین ویژگی کلیدی: ADS1298 – AFE نوار قلب، هشت کانال، تقویتکننده گین قابل برنامهریزی، نویز ورودی 1 µVPP (0.5 تا 40 هرتز)
- دستهبندی عملکردی: Analog Front-End (AFE) نوار قلب (ECG)
- شرح فنی کوتاه: ADS1298 یک Analog Front-End (AFE) مجتمع است که برای اندازهگیریهای بیوپتانسیل طراحی شده است. این دستگاه تبدیل آنالوگ به دیجیتال با وضوح بالا را برای چندین سیگنال بیوپتانسیل انجام میدهد. با داشتن هشت کانال، تقویتکننده گین قابل برنامهریزی و نویز ورودی 1 µVPP (0.5 تا 40 هرتز)، دادههای بیوپتانسیل دیجیتالی شده مناسبی را برای میکروکنترلرها در سیستمهای پزشکی و اکتساب داده با دقت بالا فراهم میکند.
فلسفه طراحی
ADS1298 برای رفع شکاف فنی مربوط به نیاز به یک راهحل بسیار مجتمع، کمنویز و کممصرف برای اکتساب بیوپتانسیل چندکاناله طراحی شد. این تراشه تمامی ویژگیهای ضروری برای ایجاد یک سیستم اندازهگیری بیوپتانسیل با عملکرد بالا و استاندارد پزشکی را یکپارچه میکند و پیچیدگی طراحی را کاهش داده و تعداد قطعات خارجی را برای کاربردهایی مانند الکتروکاردیوگرافی (ECG)، الکتروانسفالوگرافی (EEG) و الکترومیوگرافی (EMG) کاهش میدهد.
شرح کلی
ADS1298 یک Analog Front-End (AFE) بسیار مجتمع است که به عنوان یک راهحل اختصاصی برای دریافت و دیجیتالی کردن سیگنالهای بیوپتانسیل عمل میکند. این دستگاه ورودیهای آنالوگ از الکترودها را پردازش کرده و آنها را به فرمت دیجیتال با وضوح بالا تبدیل میکند.
این قطعه به عنوان یک رابط حیاتی بین بدن بیمار و یک سیستم پردازش دیجیتال عمل میکند و از اکتساب دقیق و قابل اعتماد سیگنال در کاربردهای پزشکی و سیستمهای ثبت داده با دقت بالا اطمینان حاصل مینماید.
نقش کلی آن در یک سیستم الکترونیکی، آمادهسازی، تقویت، فیلتر و تبدیل سیگنالهای بیوپتانسیل آنالوگ خام به جریانهای داده دیجیتال است که سپس برای تجزیه و تحلیل، نمایش یا ذخیرهسازی به یک میکروکنترلر میزبان منتقل میشوند.
کاربردها
- ابزار دقیق پزشکی: پایش بیمار (ECG, EEG, EMG)
- تجهیزات پزشکی قابل حمل
- تجهیزات پزشکی فوق قابل حمل
- تجهیزات ورزشی و تناسب اندام (به عنوان مثال، پایش ضربان قلب)
ویژگیهای کلیدی
- هشت تقویتکننده گین قابل برنامهریزی (PGA) با نویز کم
- هشت مبدل آنالوگ به دیجیتال (ADC) 24 بیتی دلتا-سیگما با وضوح بالا
- مالتیپلکسینگ ورودی انعطافپذیر برای هر کانال
- تقویتکننده Right-Leg Drive (RLD) مجتمع
- قابلیت تشخیص قطع شدن لید (AC و DC)
- مرجع داخلی و اسیلاتور داخلی
- سیگنالهای تست داخلی برای تأیید سیستم
- پشتیبانی از تشخیص پالس Pace دیجیتال
- مصرف توان پایین (2.5 mW/کانال معمول)
- رابط سریال سازگار با SPI™
مزایا
- یکپارچگی بالا به طور قابل توجهی تعداد قطعات خارجی را کاهش داده و طراحی برد را ساده میکند.
- نویز کم و وضوح بالا امکان اندازهگیری دقیق و صحیح بیوپتانسیل را فراهم میآورد.
- مالتیپلکسینگ ورودی انعطافپذیر و گزینههای PGA از پیکربندیهای متنوع اکتساب سیگنال پشتیبانی میکنند.
- مصرف توان پایین برای کاربردهای قابل حمل و با باتری مفید است.
- ویژگیهای مجتمع مانند RLD، تشخیص قطع شدن لید و سیگنالهای تست، تلاش طراحی را کاهش میدهند.
محدودیتها
- برای پیکربندی دستگاه، اکتساب داده و پردازش، به یک میکروکنترلر خارجی نیاز دارد.
- بهینهسازی شده برای سیگنالهای بیوپتانسیل؛ ممکن است برای انواع دیگر سنسورها به آمادهسازی سیگنال خارجی نیاز داشته باشد.
- مسیرهای ورودی آنالوگ برای حفظ عملکرد کمنویز، به طراحی دقیق PCB نیاز دارند.
- برای ارتباط دیجیتال محدود به رابط سریال سازگار با SPI است.
Key Technical Specifications
| Parameter | Specification |
|---|---|
| Channels | 8 |
| Resolution | 24-bit |
| Input-Referred Noise | 1 µVPP (0.5 to 40 Hz, Gain 6, 250 SPS, High-Resolution Mode) |
| Common-Mode Rejection Ratio | 115 dB (Typical) |
| Input Dynamic Range | ±2.5V (PGA dependent) |
| Programmable Gain | 1, 2, 3, 4, 6, 8, 12 |
| Maximum Sampling Rate | 32 kSPS |
| Analog Supply Voltage | ±2.5V |
| Digital Supply Voltage | 3.0V to 5.25V |
| Power Consumption | 2.5 mW/channel (Typical) |
| Operating Temperature Range | -40°C to +85°C |
| Package Type | 64-pin TQFP, 64-ball BGA |
معماری داخلی
معماری داخلی ADS1298 برای یک زنجیره سیگنال بیوپتانسیل کامل طراحی شده است. هر یک از هشت کانال ورودی آنالوگ آن دارای یک مالتیپلکسر ورودی انعطافپذیر است که به دنبال آن یک تقویتکننده گین قابل برنامهریزی (PGA) با نویز کم قرار گرفته است. خروجی هر PGA به یک مبدل آنالوگ به دیجیتال (ADC) 24 بیتی دلتا-سیگما اختصاصی متصل میشود که تبدیل دیجیتال با وضوح بالا را تضمین میکند. این دستگاه بلوکهای عملکردی اضافی مانند تقویتکننده Right-Leg Drive (RLD) برای رد حالت مشترک، مدارهای تشخیص قطع شدن لید و تولید سیگنال تست داخلی را یکپارچه میکند. یک مرجع ولتاژ داخلی دقیق و یک اسیلاتور داخلی نیاز به قطعات خارجی را به حداقل میرسانند. تمام دادههای دیجیتال و سیگنالهای کنترلی از طریق یک رابط سریال سازگار با SPI مدیریت میشوند که به یک میکروکنترلر میزبان امکان پیکربندی دستگاه و خواندن دادههای تبدیل شده را میدهد.
سوالات فنی متداول
ADS1298 چگونه میتواند به کمترین عملکرد نویز خود دست یابد؟
پایینترین نویز ورودی (1 µVPP از 0.5 هرتز تا 40 هرتز) معمولاً با کارکرد دستگاه در حالت High-Resolution، انتخاب گین مناسب PGA (مانند گین 6) و تنظیم نرخ داده روی 250 SPS به دست میآید. توجه دقیق به طراحی آنالوگ فرانت-اند، فیلتر کردن منبع تغذیه و طرحبندی PCB نیز برای به حداقل رساندن اتصال نویز خارجی بسیار مهم است.نیازهای منبع تغذیه برای ADS1298 چیست و چگونه باید آنها را بایپس کرد؟
ADS1298 هم به تغذیه آنالوگ (AVDD/AVSS، معمولاً ±2.5V) و هم به تغذیه دیجیتال (DVDD، معمولاً 3.0V تا 5.25V) نیاز دارد. هر پین تغذیه باید به طور کافی با خازنهای سرامیکی کم-ESR که تا حد امکان نزدیک به پینها قرار گرفتهاند، بایپس شود. یک توصیه رایج، استفاده از یک خازن سرامیکی 0.1 µF به موازات یک خازن سرامیکی 10 µF برای هر تغذیه است.تشخیص قطع شدن لید (Lead-Off Detection) در ADS1298 چگونه پیادهسازی میشود؟
ADS1298 از هر دو روش تشخیص قطع شدن لید AC و DC پشتیبانی میکند. تشخیص قطع شدن لید DC از یک منبع جریان کوچک برای تشخیص تغییرات امپدانس الکترود استفاده میکند. تشخیص قطع شدن لید AC یک سیگنال AC با فرکانس پایین را تزریق کرده و امپدانس ورودی را پایش میکند. این ویژگیها از طریق رجیسترهای اختصاصی قابل پیکربندی هستند و به طراحان اجازه میدهند تا مناسبترین روش را برای کاربرد خود انتخاب کنند.آیا ADS1298 میتواند با یک ولتاژ تغذیه تکی کار کند؟
در حالی که بخش آنالوگ فرانت-اند (PGAs و ADCs) معمولاً با تغذیههای دو قطبی (AVDD/AVSS، مثلاً ±2.5V) کار میکند، بخش دیجیتال (DVDD) از یک تغذیه تکی (3.0V تا 5.25V) کار میکند. ممکن است بتوان AVSS را از زمین برای عملکرد تکتغذیه بخش آنالوگ با پیکربندی مرجع داخلی و بایاس کردن ورودیها به طور مناسب مشتق کرد، اگرچه این ممکن است بر عملکرد یا محدوده حالت مشترک ورودی تأثیر بگذارد.
قطعات مشابه / جایگزین
- ADS1294: Texas Instruments، AFE 24 بیتی ECG/EEG/EMG چهار کاناله با ویژگیهای مشابه.
- ADS1296: Texas Instruments، AFE 24 بیتی ECG/EEG/EMG شش کاناله با ویژگیهای مشابه.
- ADS1292R: Texas Instruments، AFE 24 بیتی ECG دو کاناله بهینهسازی شده برای کاربردهای قابل حمل.
- ADS1293: Texas Instruments، AFE 24 بیتی ECG سه کاناله با اندازهگیری امپدانس تنفسی مجتمع.
جدول مرجع
| نوع منبع | لینک رسمی سازنده |
|---|---|
| Datasheet | N/A |
| Product Brief | N/A |
| Application Notes | N/A |
این بخش برای معرفی آیسیهای 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 ارائه شده در اینجا بخشی از سبد محصولات ما نیستند؛ با این حال، در صورت نیاز، میتوانید درخواست تأمین خود را با ما در orders@gebrabit.com در میان بگذارید.