STEVAL-MKI249KA生物传感器评估套件技术解析与应用指南

STMicroelectronics STEVAL-MKI249KA生物传感器评估套件设有带ST1VAFE6AX生物传感器的专用PCB。STMicroelectronics STEVAL-MKI249KA套件集成了用于生物电势信号的垂直模拟前端（电压反馈）和具有AI和传感器融合功能的6轴惯性测量单元 (IMU)。该套件包括一个STEVAL-MKI249A板，其在VDD和~~ VDDIO 电源线上提供完整的ST1VAFE6AX引脚分配与所需的去耦电容器。STEVAL-MKE005A电极板可实现生物电势信号功能，例如ECG信号演示。STEVAL-MKI249KA与STEVAL-MKI109V3和STEVAL-MKI109D母板兼容，该母板设有高性能32位微控制器，用于将传感器桥接到PC。该套件还兼容STEVAL-MKBOXPRO和XNUCLEO-IKS4A1等板。

数据手册：*附件：STMicroelectronics STEVAL-MKI249KA生物传感器评估套件数据手册.pdf

特性

• ECG监测
• 符合RoHS标准

示意图

STEVAL-MKI249KA生物传感器评估套件技术解析与应用指南‌

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一、核心组件与功能概述

STEVAL-MKI249KA是STMicroelectronics推出的生物信号采集评估套件，核心搭载‌ST1VAFE6AX‌芯片，集成两大关键模块：

1. ‌ 垂直模拟前端（vAFE） ‌：专为生物电位信号（如ECG）设计，支持高精度模拟信号调理。
2. ‌ 6轴IMU（惯性测量单元） ‌：结合AI算法实现运动传感与数据融合，适用于动态生理监测场景。

‌兼容性扩展‌：

• 主板支持STEVAL-MKI109V3/D（STM32H563ZI微控制器平台），可通过MEMS-Studio GUI实现可视化数据分析。
• 可适配STEVAL-MKBOXPRO（物联网节点开发板）及XNUCLEO-IKS4A1生态硬件。

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二、硬件架构与电路设计要点

1. 电极接口板（STEVAL-MKE005A）

• ‌共模抑制设计‌：通过VCM1/VCM2引脚与电阻网络（R1-R8）实现生物电信号的共模噪声抑制（图1）。
• ‌ESD保护‌：集成ESDALCL5-1BM2二极管阵列，防止静电损伤。

2. 主信号调理板（STEVAL-MKI249A）

• ‌电源管理‌：
  • 采用LD39015M12R LDO稳压器，输出3.3V至vAFE及IMU模块。
  • 多层陶瓷电容（C1-C8）布局优化高频去耦（如C2/C4为470nF高频滤波）。
• ‌信号链关键器件‌：
  • 仪表放大器TSU114处理差分输入（IN+/IN-），增益由1.6kΩ（R6/R13）与10kΩ（R10/R14）电阻网络设定。
  • 4.7MΩ高阻值反馈电阻（R3/R4/R7/R8）确保生物电信号的高输入阻抗特性。

三、版本管理与设计注意事项

• ‌硬件版本‌：首版套件含STEVALMKI249AA（主板）与STEVALMKI249 AA （主板）与STEVALMKE005AA（电极板），BOM清单需核对器件位号（如U1/U2为关键IC）。
• ‌热设计建议‌：连续工作时监测LD39015M12R温升（θJA≈50°C/W），必要时增加散热铜箔。