AFE159x系列低功耗生物电位测量模拟前端技术文档总结
该AFE1594是多通道、同步采样、24位、增量Σ （ΔΣ）模数转换器（ADC）系列，具有内置可编程增益仪表放大器（INA）、内部基准电压源和片内PLL。AFE 支持数字起搏脉冲检测、胸阻抗测量，并结合了医学心电图 （ECG） 和脑电图 （EEG） 应用中通常需要的所有功能。多个 AFE159x 器件可以在高通道数系统中级联。AFE159x 具有高集成度和卓越性能，能够以显着减小的尺寸、功耗和总体成本开发可扩展的医疗仪器系统。
*附件：afe159rp4.pdf
特性
- 用于心电图、起搏检测和呼吸测量的集成信号链
- 心电图接收器
- 四个高分辨率通道，低功耗为 0.42mW/通道
- 灵活的四根引线，可从六个电极中选择
- 可编程增益：1.25 至 9
- 输入参考噪声：150Hz带宽下4μVPP
- 差分输入范围：±1V，增益 = 4
- CMRR：-140dB
- 数据速率：125SPS至128kSPS
- 配速检测
- 可编程两条导联上的片上数字起搏检测算法
- 两个通道上的高速 128kSPS 起搏输出，用于软件起搏检测
- 呼吸
- 24mΩPP 的低噪声，每个电极上具有 2kΩ 体阻抗和 1kΩ 除颤器保护电阻
- 支持正弦波和方波激励
- 其他功能
- 支持符合 AAMI EC11、AMI EC13、AMI EC38、IEC60601-1、IEC60601-2-25、IEC60601-2-27 和 IEC60601-2-51 标准的系统
参数
1. 产品概述
AFE159x是德州仪器推出的低功耗、4通道、24位模拟前端系列，专为生物电位测量设计。该系列包括AFE1594、AFE159P4、AFE159RP3、AFE159RP4等型号，采用ΔΣ架构ADC，集成了完整的信号链，适用于多种医疗监测应用。
2. 主要特性
ECG接收器
- 4个高分辨率通道，每通道功耗仅0.42mW
- 可从6个电极中选择4个导联
- 可编程增益：1.25至9倍
- 输入参考噪声：4μVPP（150Hz带宽内）
- 差分输入范围：±1V（增益=4时）
- 共模抑制比：-140dB
- 数据速率：125SPS至128kSPS
起搏检测
- 片上数字起搏检测算法，支持可编程双导联
- 双通道128kSPS高速输出，支持软件起搏检测
呼吸测量
- 低噪声：24mΩPP（2kΩ体阻抗和1kΩ除颤保护电阻）
- 支持正弦波和方波激励
其他功能
- 内置右腿驱动放大器，可导向任何电极
- 直流导联脱落检测、交流导联阻抗检测
- Wilson中心端子(WCT)、Goldberger中心端子(GCT)
- 测试信号、电池电压监测
- 灵活的断电和待机模式
- 内置振荡器、PLL和基准电压
- 1k样本主FIFO和2k样本起搏FIFO
- SPI兼容串行接口
3. 电源规格
- 模拟电源电压1：3.15V至5.25V
- 模拟电源电压2：1.7V至1.9V
- I/O电源电压：1.65V至3.6V
4. 应用领域
- 医疗仪器：床边患者监护、诊断ECG、便携遥测、Holter监护仪、多导联贴片
- 事件、压力和生命体征监测器：ECG、AED、远程医疗双频指数(BIS)、诱发听觉电位(EAP)、睡眠研究监测仪
5. 设备型号对比
| 型号 | ECG电极引脚数 | ECG通道数 | 呼吸电极引脚数 | 呼吸接收通道 | 内部起搏检测通道 |
|---|---|---|---|---|---|
| AFE159RP3 | 6 | 3 | 4 | 1 | 1 |
| AFE159RP4 | 6 | 4 | 3/4 | 1 | 2 |
| AFE159P4 | 6 | 4 | 3/4 | - | 2 |
| AFE1594 | 6 | 4 | 3/4 | - | - |
6. 封装信息
- QFN封装：7mm × 7mm（AFE1594）
- WCSP封装：3.7mm × 3.7mm（AFE1593/AFE1594）
7. 标准符合性
支持符合AAMI EC11、AMI EC13、AMI EC38、IEC60601-1、IEC60601-2-25、IEC60601-2-27、IEC60601-2-51标准的系统
8. 技术优势
- 高集成度和卓越性能
- 显著减小系统尺寸、功耗和总体成本
- 支持多设备级联，适用于高通道数系统
- 专为可扩展医疗仪器系统开发
该系列器件通过高度集成化的设计，为医疗ECG和EEG应用提供了完整的解决方案，在保持低功耗的同时实现了优异的测量精度和灵活性
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