اطلاعات عمومی
- نام تراشه: ADS1194
- سازنده: Texas Instruments
- مهمترین ویژگی کلیدی: ADS1194 – مبدل آنالوگ فرانت-اند ECG/EEG، ۴ کانال، رزولوشن ۱۶ بیتی و نویز ورودی مرجع پایین ۷ میکروولت پیک-تو-پیک
- دستهبندی عملکردی: مبدل آنالوگ فرانت-اند ECG/EEG (AFE)
- توضیحات فنی کوتاه: ADS1194 یک مبدل آنالوگ فرانت-اند (AFE) بسیار مجتمع است که برای اندازهگیریهای بیوپتانسیل مانند الکتروکاردیوگرافی (ECG) و الکتروانسفالوگرافی (EEG) طراحی شده است. این دستگاه دارای چهار کانال ورودی، رزولوشن ۱۶ بیتی و نویز ورودی مرجع پایین است. این قطعه تمام ویژگیهای معمول مورد نیاز برای اکتساب دقیق سیگنالهای پزشکی را یکپارچه میکند و خروجی دیجیتال را از طریق یک رابط سریال ارائه میدهد.
فلسفه طراحی
ADS1194 برای رفع نیاز به یک راهحل بسیار یکپارچه، با کارایی بالا و کممصرف برای کاربردهای پزشکی الکتروکاردیوگرام (ECG) و الکتروانسفالوگرافی (EEG) طراحی شد. این قطعه به دنبال پر کردن شکاف فنی در ابزار دقیق پزشکی قابل حمل است، با ارائه یک زنجیره کامل اکتساب سیگنال در یک پکیج کوچک، که طراحی را ساده کرده و مصرف برق را کاهش میدهد و در عین حال دقت را برای اندازهگیریهای حیاتی بیوپتانسیل حفظ میکند.
توضیحات عمومی
ADS1194 یک مبدل آنالوگ فرانت-اند (AFE) چند کاناله و بسیار مجتمع است که به طور خاص برای کاربردهای اندازهگیری بیوپتانسیل طراحی شده است. این قطعه یک راهحل جامع برای اکتساب سیگنالهای فیزیولوژیکی ظریف از منابع مختلف فراهم میکند.
این دستگاه شامل یک مبدل آنالوگ به دیجیتال (ADC) دلتا-سیگما ۱۶ بیتی برای هر یک از چهار کانال ورودی خود، به همراه تقویتکنندههای گین قابل برنامهریزی (PGAs) است. هدف آن سادهسازی اکتساب سیگنالهای فیزیولوژیکی پیچیده با یکپارچهسازی بلوکهای کلیدی آنالوگ و دیجیتال است.
ADS1194 به عنوان مرحله اولیه و حیاتی در زنجیرههای سیگنال پزشکی عمل میکند و سیگنالهای آنالوگ بیوپتانسیل را به دادههای دیجیتال تبدیل میکند. این خروجی دیجیتال سپس برای پردازش بیشتر توسط یک میکروکنترلر میزبان آماده است و امکان طراحی سیستمهای قوی و کارآمد را فراهم میآورد.
کاربردها
- الکتروکاردیوگرافی (ECG)
- الکتروانسفالوگرافی (EEG)
- مانیتورینگ بیماران
- رکوردرهای هولتر
- دفیبریلاتورها
ویژگیهای کلیدی
- مبدل آنالوگ به دیجیتال با رزولوشن ۱۶ بیتی
- چهار کانال ورودی برای نمونهبرداری همزمان
- نویز ورودی مرجع پایین: ۷ میکروولت پیک-تو-پیک (معمولی)
- نسبت رد حالت مشترک (CMRR) بالا: ۱۰۰ دسیبل (معمولی)
- مصرف توان پایین: ۳۷۰ میکروآمپر بر کانال (معمولی)
- تقویتکننده گین قابل برنامهریزی (PGA) یکپارچه با گینهای ۶ تا ۱۲
- تقویتکننده Right-Leg Drive (RLD) داخلی
- تشخیص Lead-Off یکپارچه
- نوسانساز و مرجع ولتاژ روی تراشه
- رابط سریال سازگار با SPI™
مزایا
- سطح بالای یکپارچگی برای کاهش تعداد قطعات خارجی
- بهینهسازی شده برای مصرف توان پایین در سیستمهای باتریخور
- ارائه عملکرد بالای اکتساب سیگنال
- تسهیل طراحی ابزار دقیق پزشکی فشرده
- سادهسازی اندازهگیری بیوپتانسیل با ویژگیهای آنالوگ فرانت-اند یکپارچه
محدودیتها
- نیاز به یک میکروکنترلر (MCU) خارجی برای پیکربندی دستگاه و پردازش دادههای دیجیتال.
- محدود به تعداد ثابت چهار کانال ورودی.
- برای عملکرد بهینه به منابع تغذیه پایدار و تمیز وابسته است.
Key Technical Specifications
| Specification | Value | Unit |
|---|---|---|
| Analog Supply Voltage | 2.7 to 5.25 | V |
| Digital Supply Voltage | 1.65 to 3.6 | V |
| Current Consumption | 370 | µA/channel (Typical) |
| Resolution | 16 | Bits |
| Data Rate | 125 to 8k | SPS |
| Input-Referred Noise | 7 | µVPP (Typical) |
| Common-Mode Rejection Ratio | 100 | dB (Typical) |
| Operating Temperature Range | 0 to 70 | °C |
| Package Type | 64-pin HTQFP (10-mm × 10-mm) | N/A |
معماری داخلی
معماری داخلی ADS1194 مسیر کاملی برای اکتساب سیگنال را تسهیل میکند. سیگنالهای ورودی آنالوگ از الکترودها از طریق یک مالتیپلکسر ورودی به یکی از چهار تقویتکننده گین قابل برنامهریزی (PGA) با نویز پایین هدایت میشوند. هر PGA سیگنال را تا سطح مناسبی تقویت میکند قبل از اینکه به یک مبدل آنالوگ به دیجیتال (ADC) دلتا-سیگما ۱۶ بیتی مستقل فرستاده شود. خروجی دیجیتال از ADCها سپس توسط یک فیلتر دیجیتال پردازش میشود. این دستگاه همچنین یک تقویتکننده Right-Leg Drive (RLD) برای بایاسگذاری حالت مشترک، مدار تشخیص Lead-Off، تولید سیگنال تست داخلی، و یک نوسانساز و مرجع ولتاژ روی تراشه برای عملکرد مستقل را یکپارچه میکند. تمام ارتباطات و پیکربندی دیجیتال از طریق یک رابط سریال سازگار با SPI مدیریت میشود.
سوالات فنی متداول
س۱: چگونه میتوان عملکرد نویز مشخص شده را با ADS1194 به دست آورد؟
ج۱: برای دستیابی به عملکرد نویز پایین مشخص شده، پیادهسازی صحیح عملکرد Right-Leg Drive (RLD)، اطمینان از منابع تغذیه تمیز، بهینهسازی قطعات پسیو خارجی و استفاده از تنظیمات فیلتر دیجیتال مناسب، مانند انتخاب نسبت نمونهبرداری بالاتر، مطابق جزئیات موجود در دیتاشیت، حیاتی است.س۲: وظیفه اصلی تقویتکننده Right-Leg Drive (RLD) در کاربرد ECG/EEG چیست؟
ج۲: تقویتکننده RLD در ADS1194 برای تزریق یک ولتاژ حالت مشترک به بدن بیمار استفاده میشود. این عمل به حفظ ولتاژ ورودی حالت مشترک تقویتکننده ابزار دقیق در محدوده عملیاتی خود کمک کرده و به طور قابل توجهی تداخل حالت مشترک را کاهش میدهد و در نتیجه نسبت رد حالت مشترک (CMRR) کلی را بهبود میبخشد.س۳: ADS1194 چگونه تشخیص Lead-Off برای الکترودها را مدیریت میکند؟
ج۳: ADS1194 از هر دو روش تشخیص Lead-Off AC و DC پشتیبانی میکند. تشخیص Lead-Off DC با تزریق یک جریان DC کوچک از طریق یک مقاومت داخلی برای تشخیص امپدانس بالا، که نشاندهنده جدا شدن لید است، عمل میکند. تشخیص Lead-Off AC، برعکس، از یک سیگنال AC برای شناسایی جدا شدن لید بدون نیاز به جریان DC مداوم استفاده میکند.س۴: آیا امکان همگامسازی چندین دستگاه ADS1194 برای سیستمهای با تعداد کانال بالاتر وجود دارد؟
ج۴: بله، ADS1194 از همگامسازی چندین دستگاه پشتیبانی میکند. این امر را میتوان از طریق حالت daisy-chain آن یا با به اشتراک گذاشتن سیگنالهای ساعت و کنترل مشترک از یک دستگاه اصلی به دست آورد، که امکان اکتساب همزمان دادهها را در تعداد بیشتری از کانالها فراهم میکند.
قطعات مشابه / جایگزین
- ADS1294, Texas Instruments – عملکردی مشابه، رزولوشن ۲۴ بیتی را ارائه میدهد.
- ADS1194R, Texas Instruments – ADS1194 با اندازهگیری امپدانس تنفسی یکپارچه.
- ADS1294R, Texas Instruments – ADS1294 با اندازهگیری امپدانس تنفسی یکپارچه.
- ADS1298, Texas Instruments – مبدل AFE ECG/EEG با تعداد کانال بالاتر (۸ کانال).
- ADS1292, Texas Instruments – مبدل AFE ECG/EEG با تعداد کانال کمتر (۲ کانال).
جدول مرجع
| نوع منبع | لینک رسمی تولید کننده |
|---|---|
| دیتاشیت | ADS1x94, ADS1x94R Medical ECG/EEG Analog Front-Ends (Rev. E) |
| صفحه محصول | ADS1194 Product Page |
| یادداشتهای کاربردی | Medical ECG/EEG Analog Front-End ADS129x Design Guide (SLAA474) |
این بخش برای معرفی آیسیهای مهم و پرکاربرد آماده 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 با تماس با ما به آدرس orders@gebrabit.com درخواست تأمین کالا را ارسال کنید.