اطلاعات عمومی
- نام تراشه: ADS1296
- سازنده: Texas Instruments
- مهمترین ویژگی کلیدی: ADS1296 – AFE ECG، شش کانال، ADC 24 بیتی، نویز ورودی 4 µVPP
- دسته بندی عملکردی: Analog Front-End (AFE) برای ECG/EEG
- توضیحات فنی کوتاه: ADS1296 یک Analog Front-End (AFE) کممصرف، شش کانال و 24 بیتی برای کاربردهای الکتروکاردیوگرام (ECG) و الکتروانسفالوگرام (EEG) است. این تراشه یک ADC دلتا-سیگما 24 بیتی شش کانال را با نویز ورودی 4 µVPP یکپارچه میکند و خروجی دیجیتالی با وضوح بالا برای سیستمهای تشخیص پزشکی فراهم میسازد.
فلسفه طراحی
ADS1296 با هدف رفع تقاضای فزاینده برای راهکارهای اندازهگیری بیوپتانسیل با کارایی بالا، توان مصرفی پایین و یکپارچگی بالا در ابزارهای پزشکی و قابل حمل طراحی شده است. این تراشه با یکپارچهسازی اکثر اجزای مورد نیاز Analog Front-End، طراحی سیستمهای نظارت فیزیولوژیکی چندکاناله را ساده میکند و در نتیجه فضای برد، مصرف برق و هزینه کلی سیستم را کاهش میدهد، در حالی که دقت اندازهگیری بالا را حفظ میکند.
توضیحات کلی
ADS1296 یک قطعه Analog Front-End (AFE) بسیار یکپارچه است که به طور خاص برای جمعآوری دقیق سیگنالهای بیوپتانسیل مهندسی شده است. این تراشه شامل چندین تقویتکننده بهره قابل برنامهریزی (PGA) کمنویز و مبدلهای آنالوگ به دیجیتال (ADC) با وضوح بالا است.
این دستگاه برای اندازهگیری و دیجیتالی کردن سیگنالهای الکتریکی بیولوژیکی ضعیف، مانند سیگنالهای قلب (ECG) یا مغز (EEG)، با وفاداری بالا طراحی شده است.
در یک سیستم الکترونیکی، ADS1296 به عنوان رابط حیاتی بین الکترودهای بیمار و یک واحد پردازش دیجیتال عمل میکند و سیگنالهای فیزیولوژیکی آنالوگ خام و سطح پایین را به یک جریان داده دیجیتال تمیز و با وضوح بالا برای تجزیه و تحلیل و نمایش بیشتر تبدیل مینماید.
کاربردها
- ابزار دقیق پزشکی
- ECG/EEG
- نظارت بر بیمار
- تجهیزات پزشکی قابل حمل
ویژگیهای کلیدی
- شش PGA کمنویز و شش ADC 24 بیتی با وضوح بالا
- نویز ورودی: 4 μVPP (پهنای باند 150 هرتز، G=6، 250 SPS)
- نرخ داده: تا 32 kSPS
- Common-Mode Rejection Ratio (CMRR): –115 dB
- تشخیص دیجیتالی ضربان (Pace Detection)
- اندازهگیری امپدانس تنفسی یکپارچه
- حالتهای انعطافپذیر Power-Down و Standby
- گزینههای مرجع داخلی و خارجی
- اسیلاتور داخلی
- رابط سریال سازگار با SPI™
- تشخیص Lead-Off داخلی و سیگنالهای تست
- ولتاژ تغذیه آنالوگ: 2.7 V تا 5.25 V (AVDD)، –2.625 V تا –0.75 V (AVSS)
- ولتاژ تغذیه دیجیتال: 1.8 V تا 3.6 V (DVDD)
مزایا
- دقت و وضوح بالا به دلیل ADCهای دلتا-سیگما 24 بیتی و نویز ورودی کم.
- کاهش تعداد قطعات خارجی و سادهسازی لیست مواد (BOM) با PGAهای یکپارچه، اندازهگیری تنفس و تشخیص Lead-Off.
- مصرف برق کمتر سیستم به واسطه حالتهای انعطافپذیر Power-Down و Standby، مناسب برای کاربردهای قابل حمل.
- طراحی و یکپارچهسازی سادهتر در سیستمهای میزبان از طریق یک رابط سریال استاندارد سازگار با SPI و سیگنالهای تست داخلی جامع.
- عملکرد قوی در محیطهای پزشکی پر سر و صدا به دلیل Common-Mode Rejection Ratio (CMRR) بالا.
محدودیتها
- برای کنترل، پیکربندی و جمعآوری دادهها به یک میکروکنترلر خارجی یا پردازنده سیگنال دیجیتال نیاز دارد.
- برای دستیابی به عملکرد بهینه نویز و یکپارچگی سیگنال، به طراحی دقیق برد مدار چاپی (PCB)، اتصال زمین مناسب و جداسازی منابع تغذیه نیاز است.
- این دستگاه به چندین ریل تغذیه (آنالوگ مثبت، آنالوگ منفی و دیجیتال) نیاز دارد که ممکن است پیچیدگی مدیریت توان را افزایش دهد.
Key Technical Specifications
| Parameter | Value |
|---|---|
| Resolution | 24-Bit |
| Number of Channels | 6 |
| Max Sample Rate | 32 kSPS |
| Input-Referred Noise | 4 µVPP (Typical, 150 Hz BW, G=6, 250 SPS) |
| CMRR | –115 dB (Typical) |
| Analog Supply (AVDD) | 2.7 V to 5.25 V |
| Analog Supply (AVSS) | –2.625 V to –0.75 V (or 0V) |
| Digital Supply (DVDD) | 1.8 V to 3.6 V |
| Operating Temperature | –40°C to +85°C |
| Package Type | 64-pin TQFP, 64-ball DSBGA |
معماری داخلی
ADS1296 دارای یک معماری موازی با شش کانال ورودی آنالوگ مستقل است. هر کانال شامل یک تقویتکننده بهره قابل برنامهریزی (PGA) کمنویز برای شرطیسازی و تقویت سیگنالهای ورودی بیوپتانسیل است. خروجی هر PGA سپس به مبدل آنالوگ به دیجیتال (ADC) دلتا-سیگما 24 بیتی اختصاصی خود ارسال میشود. این دستگاه همچنین ویژگیهای تخصصی برای کاربردهای پزشکی را یکپارچه میکند، از جمله موتور اندازهگیری امپدانس تنفسی، منابع جریان تشخیص Lead-Off برای نظارت بر تماس الکترودها و یک مدار تشخیص Pace دیجیتال. یک مولتیپلکسر ورودی انعطافپذیر امکان پیکربندیهای مختلف ورودی و انتخاب کانال را فراهم میکند. تمام کنترل دیجیتال، پیکربندی و بازیابی دادهها از طریق یک رابط سریال سازگار با SPI مدیریت میشود که دسترسی به سیگنالهای تست داخلی، گزینههای مرجع ولتاژ و حالتهای مدیریت توان را نیز تسهیل میکند.
سوالات فنی متداول
Q1: عملکرد نویز ورودی معمولی ADS1296 چگونه است و چگونه میتوان آن را بهینه کرد؟
A1: ADS1296 به طور معمول به نویز ورودی 4 µVPP در پهنای باند 150 هرتز (با بهره 6 و نرخ داده 250 نمونه بر ثانیه) دست مییابد. برای بهینهسازی عملکرد نویز، باید به دقت به طراحی PCB، جداسازی منبع تغذیه، فیلترینگ ورودی آنالوگ و انتخاب تنظیمات مناسب بهره PGA و نرخ داده، همانطور که در بخش ملاحظات طراحی Analog Front-End دیتاشیت توضیح داده شده است، توجه کرد.
Q2: عملکرد اندازهگیری امپدانس تنفسی یکپارچه در ADS1296 چگونه است؟
A2: ADS1296 شامل یک موتور اندازهگیری امپدانس تنفسی یکپارچه است که از یک منبع جریان تحریک داخلی استفاده میکند. این جریان از طریق دو الکترود ورودی انتخاب شده (معمولاً RA و LA) عبور داده میشود و تغییر امپدانس در قفسه سینه بیمار به دلیل تنفس با اندازهگیری افت ولتاژ حاصله حس میشود. سپس دستگاه این ولتاژ را دیجیتالی میکند و یک شکل موج تنفس را بدون نیاز به مدار خارجی ارائه میدهد.
Q3: الزامات منبع تغذیه برای ADS1296 چیست و آیا ملاحظات ترتیبی وجود دارد؟
A3: ADS1296 به یک منبع تغذیه آنالوگ مثبت (AVDD) از 2.7 V تا 5.25 V، یک منبع تغذیه آنالوگ منفی (AVSS) از –2.625 V تا –0.75 V (یا 0V برای پیکربندیهای تکمنبعی) و یک منبع تغذیه دیجیتال (DVDD) از 1.8 V تا 3.6 V نیاز دارد. اگرچه دیتاشیت نشان میدهد که هیچ ترتیب روشن شدن سختگیرانهای بین AVDD، AVSS و DVDD لازم نیست، اما به طور کلی توصیه میشود ابتدا AVDD و AVSS و سپس DVDD را برای عملکرد قوی و قابل اعتماد روشن کنید.
Q4: آیا ADS1296 میتواند در پیکربندی تکمنبعی برای بخش آنالوگ استفاده شود؟
A4: بله، ADS1296 میتواند با یک منبع تغذیه آنالوگ کار کند، جایی که AVSS به زمین (0V) متصل است. در این پیکربندی، AVDD میتواند از 2.7 V تا 5.25 V متغیر باشد. این کار طراحی منبع تغذیه را، به ویژه برای کاربردهای قابل حمل، ساده میکند، اگرچه ممکن است محدوده حالت مشترک ورودی را در مقایسه با عملکرد با منبع تغذیه دوقطبی تحت تأثیر قرار دهد.
قطعات مشابه / جایگزین
- ADS1294: Texas Instruments، AFE ECG چهار کانال و 24 بیتی.
- ADS1298: Texas Instruments، AFE ECG هشت کانال و 24 بیتی.
- ADS1292R: Texas Instruments، AFE ECG دو کانال و 24 بیتی با قابلیت تنفس یکپارچه.
- ADS1196: Texas Instruments، AFE ECG شش کانال و 16 بیتی (نسخه با وضوح پایینتر).
جدول منابع
| نوع منبع | لینک رسمی سازنده |
|---|---|
| Datasheet | ADS1296 Low-Power, 6-Channel, 24-Bit Analog Front-End for ECG, EEG, and AFE Applications |
| Product Brief | ADS1296 Low-Power, 6-Channel, 24-Bit Analog Front-End for ECG, EEG, and AFE Applications |
| Application Notes | N/A |
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 همه قطعات ارائه شده در اینجا لزوماً بخشی از سبد محصولات ما نیستند؛ با این حال، در صورت نیاز، میتوانید با ما در orders@gebrabit.com تماس گرفته و درخواست تأمین قطعه خود را ارسال نمایید.