ADS1299-x 系列多通道 24 位低噪声生物电势测量 ADC 核心信息总结

ADS1299-4、ADS1299-6 和 ADS1299 器件是一系列 4 通道、6 通道和 8 通道、低噪声、24 位、同步采样 Δ-Σ 模数转换器 （ADC），具有内置可编程增益放大器 （PGA）、内部基准电压源和板载振荡器。ADS1299-x 集成了颅外脑电图 （EEG） 和心电图 （ECG） 应用所需的所有常用功能。凭借其高集成度和卓越性能，ADS1299-x 能够以显着减小的尺寸、功耗和总体成本创建可扩展的医疗仪器系统。
*附件：ads1299-4.pdf

ADS1299-x每个通道都有一个灵活的输入多路复用器，可以独立连接到内部生成的信号，用于测试、温度和引线检测。此外，可以选择输入通道的任何配置来推导患者偏置输出信号。可选的 SRB 引脚可用于将公共信号路由到多个输入，以实现参考蒙太奇配置。ADS1299-x 以 250 SPS 至 16 kSPS 的数据速率运行。导联脱落检测可以在器件内部使用激励电流吸收器或源电流来实现。

多个 ADS1299-4、ADS1299-6 或 ADS1299 器件可以以菊花链配置级联在高通道数系统中。ADS1299-x 采用 TQFP-64 封装，额定温度范围为 –40°C 至 +85°C。

特性

• 多达8个低噪声PGA和8个高分辨率同步采样ADC
• 参考输入噪声：1 μV 聚丙烯 （70 Hz 带宽）
• 输入偏置电流：300 pA
• 数据速率：250 SPS 至 16 kSPS
• CMRR：–110 dB
• 可编程增益：1、2、4、6、8、12 或 24
• 单极或双极电源：
  • 模拟：4.75 V 至 5.25 V
  • 数字：1.8 V 至 3.6 V
• 内置偏置驱动放大器、
  导联脱落检测、测试信号
• 内置振荡器
• 内部或外部基准
• 灵活的掉电、待机模式
• 与ADS129x引脚兼容
• SPI 兼容串行接口
• 工作温度范围：–40°C 至 +85°C

参数

方框图

ADS1299-x 是德州仪器推出的专为生物电势测量设计的多通道低噪声 ADC 系列，包含 ADS1299-4（4 通道）、ADS1299-6（6 通道）、ADS1299（8 通道）三个型号，集成可编程增益放大器（PGA）、偏置驱动放大器、导联脱落检测等专用功能，24 位分辨率，采样率 250 SPS-16 kSPS，封装紧凑，是脑电图（EEG）、胎儿心电图（ECG）等医疗设备的理想选择。

一、核心特性与关键参数

1. 基础性能

• 分辨率与采样速率：24 位无丢失码分辨率，采样速率可配置（250 SPS-16 kSPS），支持多通道同步采样，适配不同生物信号测量需求。
• 精度表现：积分非线性（INL）典型值 8 ppm，失调误差最大 60 μV，失调温漂 80 nV/°C；增益误差 ±0.5% FS，增益温漂 3 ppm/°C，通道间增益匹配 0.2% FS，精度优异。
• 输入与增益：可编程增益（1/2/4/6/8/12/24 档），全差分输入，输入范围 ±V_REF / 增益（V_REF 典型值 4.5 V）；输入偏置电流最大 ±300 pA，直流输入阻抗 ≥500 MΩ，减少对生物电极的影响。

2. 核心功能

• 低噪声设计：输入参考噪声低至 1 μV_PP（70 Hz 带宽，增益 = 24），10 Hz 输入时 SNR 典型值 121 dB，THD 典型值 -99 dB，适配微弱生物电势信号采集。
• 医疗专用功能：集成偏置驱动放大器，可稳定电极共模电压；支持直流 / 交流导联脱落检测（激励电流 6 nA/24 nA/6 μA/24 μA 可选）；内置温度传感器、测试信号发生器，便于系统校准与诊断。
• 接口与防护：SPI 兼容接口，支持连续读数据（RDATAC）和单次读数据（RDATA）模式，多器件可级联（菊花链 / 星形拓扑）；ESD 防护达 ±1000 V（人体模型）、±500 V（器件充电模型），共模抑制比（CMRR）-110 dB（50 Hz/60 Hz），抗干扰能力强。

3. 功耗与可靠性

• 功耗特性：正常模式下功耗 22 mW（4 通道）-42 mW（8 通道），掉电模式功耗仅 10 μW，低功耗适配便携式医疗设备。
• 工作条件：模拟供电（AVDD）4.75 V-5.25 V，数字供电（DVDD）1.8 V-3.6 V；工作温度 -40°C 至 +85°C，满足医疗设备宽温需求。
• 封装规格：64 引脚 TQFP 封装，尺寸 10 mm×10 mm，引脚兼容，便于多通道系统扩展。

二、产品型号差异

型号	核心差异	适用场景
ADS1299-4	4 通道同步采样	小型便携医疗设备、简易生物信号采集模块
ADS1299-6	6 通道同步采样	中端多参数监护设备、胎儿心电图监测
ADS1299	8 通道同步采样	高端脑电图（EEG）、多导联心电图（ECG）系统

三、应用场景

主要用于医疗仪器，包括脑电图（EEG）研究、胎儿心电图（ECG）、睡眠监测仪、脑电双频指数（BIS）监测、听觉诱发电位（EAP）测量等，也可用于高精度多通道数据采集系统。

四、设计与使用建议

1. 电源与参考

• 电源设计：AVDD、AVDD1、DVDD 需独立供电，各自就近放置 10 μF 电解电容和 0.1 μF 陶瓷去耦电容，减少电源噪声耦合；模拟地与数字地单点连接，避免地环路干扰。
• 参考配置：支持内部（4.5 V）或外部参考，内部参考需在 VCAP1 引脚并联 100 μF 电容稳定；外部参考建议使用低噪声精密电压基准（如 REF5045），并添加 RC 滤波。

2. 输入与校准

• 输入保护：模拟输入电压不得超过 AVSS-0.3 V 至 AVDD+0.3 V，电极输入端建议添加差分滤波电容（C0G/NPO 材质）和限流电阻，兼顾抗干扰与安全性。
• 校准与配置：通过 CHnSET 寄存器独立配置各通道增益与输入模式；支持内部测试信号校准，可通过寄存器设置测试信号频率（7.8 Hz/31.2 Hz 等）与幅度，简化系统校准流程。

3. 接口与时序

• SPI 通信：支持连续读（RDATAC）和单次读（RDATA）模式，8 通道设备单次读取需 216 位（24 位状态 + 8×24 位数据）；SCLK 最高频率适配不同供电电压（1.8 V 时最小周期 66.6 ns，3.3 V 时最小周期 50 ns）。
• 多器件同步：支持多器件级联（菊花链 / 星形拓扑），通过 START 引脚或命令同步采样，适配高通道数系统扩展。

五、封装与订购信息

• 封装规格：64 引脚 TQFP（PAG 封装），尺寸 10 mm×10 mm，暴露热焊盘需接地，提升散热性能。
• 订购型号：批量供应型号如 ADS1299-4PAGR（1500 个 / 卷）、ADS1299-6PAGR（1500 个 / 卷）、ADS1299IPAGR（1500 个 / 卷），符合 RoHS 标准，MSL 等级 3，峰值回流温度 260°C，引脚镀层为 NIPDAU。

六、关键设计要点

• 布局规范：PCB 需严格划分模拟区与数字区，模拟信号走线短而直，远离数字信号线；电极输入回路避免地环路，差分信号线长度匹配，减少干扰。
• 生物兼容性：输入电路需满足医疗电气安全标准，电极接口添加保护电阻（如 51 kΩ）和滤波电容（如 47 nF），防止电击风险；偏置驱动电路需外接反馈元件，稳定共模电压。
• 功耗优化：非工作通道可通过 PDn 位关断，降低功耗；根据信号带宽选择采样率（如 EEG 选择 250 SPS-1 kSPS），平衡噪声与功耗。