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浅析基于ADAS1000简化诊断级ECG应用设计方案

• 在不久前于旧金山召开的2011年度国际固态电路会议上，与会专家纷纷指出电子技术将协助推动医疗护理体系由医院扩电感生产大至居家，降低相关成本并提升民众生活质量，而新一代处理器、无线技术、 电池技术与数据采集技术的结合将是实现这样转变的必要条件。

  作为在现代医疗应用中发挥极其重要作用并获广泛使用的检测设备，心电图(ECG)设备一直在见证这样的转变。心电图之父 Willem Einthoven 一百多年前发明第一台真正意义上的心电图设备工字电感时，庞大而笨重，需要很多人参与操作才能实现一次心电图检测。而今天，高性能12导联的心电图仪已经可以轻松装入口袋之中。

  作为全球领先的高性能信号处理解决方案供应商及医疗设备行业的长期供应商，ADI 公司近日推出支持 ECG 系统实现监护级和诊断级性能的全集成 AFE(模拟前端)系列芯片的首款产品 ADAS1000，能够测量 ECG 信号、胸阻抗、起搏检测、导联连接/脱落状态，并将此信息以数据帧的形式输出，以可编程数据速率提供导联/矢量或电极数据。ADAS1000的推出再次续写了心电图设备小型化、高性能的发展趋势。

  ADAS1000 让 ECG 设计变得如此简单

  图1是 ECG 设计的一个单导联 ECG 系统简化系统功能框图。如果采用分立器件实现 ECG 设计，在模拟前端部分，每个导联都需要实现图中保护电路、缓冲、放大及滤波、ADC 等功能电路模块。工程师独立完成该系统设计将是一个极具挑战性的工作：首先，分立器件的选择需要参考众多的性能指标，包括滤采样速率、带宽、噪声，等等;为使 ECG 测量输出信息可用，必须保证通道之间的一致性;前端信号调理电路与 ADC 之间的匹配;众多的调试点，调试工作量巨大……事实上，除了图中所示的基本功能模块外，用户的设计工作可能还包括：构建 RFI 滤波器以减少诸如手机、广播等的无线干扰;选择合适的阻容器件设定恰当的滤波频率;对敏感器件增加静电屏蔽罩以避免 ESD 干扰，使产品满足 IEC 相关标准要求。

  

  ECG 系统框图(单导联)

  采用 ADAS1000 集成模拟前端，上述问题都有效回避!所有的前端信号处理都在单芯片内部实现，用户所需要完成的仅仅是按照系统设计需求，通过数据接口实现关键寄存器的设置。电路设计变得如此简化，只需使用几颗贴片阻容器件即可，可以大大地缩短 ECG 系统设计时间，而模拟前端部分的调试点也从以前分立解决方案的几十个减少到现在的几个，从而让系统调试变得非常简单，加快产品面市。

  高集成度使 ADAS1000 心电图模拟前端的信号链材料清单明显缩减，从原来的多达50个器件减少到只需单芯片 ADAS1000 外加几个分立器件，极大的简化了多电极 ECG 系统的设计。图3是完整的 ADAS1000 评估板，其中红框中的电路是多通道 ECG 模拟前端部分，该电路中采用了两块 ADAS1000 芯片差模电感(为简化测试结果的显示，其中一块未贴片)以实现多导联扩展。从图中可以看到电路非常干净(为方便测试，电路中增加了额外器件和布局考虑)。

  

  ADAS1000内部功能框图

  ADAS1000深圳电感器 还能支持 ECG 的无缝扩展。ADAS1000 很好地解决了通道间的一致性问题，针对更多导联的应用需求，您可以灵活地利用多块 ADAS1000 轻松实现系统的扩展，高一致性让信号看起来就像来自同一块芯片，几乎不增加系统的开发和调试难度。

  ADAS1000 的其它主要特性和优势包括：直流耦合通道方案具有简化输入切换、增加功能、降低功耗和独特的后处理优势;5个 ECG 电极测量的工作功耗仅19mW，可以方便地禁用任何不用的通道或特性，使一个导联的最低功耗仅11mW;低噪声性能(0.05 Hz至150 Hz范围内10 μV峰峰值)支持终端设备监管标准;提供不同的数据帧速率(2kHz、16kHz、128kHz)，最大程度地简化数据采集任务;能够简化整体设计，去除许多分立器件，并缩减系统整体尺寸、降低功耗、缩短开发时间。该器件还集成了大电流电感起搏器脉搏检测和呼吸测量功能，这些特性对于高性能 ECG 系统至关重要。

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