‌ADS1293 低功耗3通道24位生物电位测量模拟前端技术文档总结

该ADS1293集成了便携式、低功耗医疗、 运动和健身心电图 （ECG） 应用。具有高度集成和 该ADS1293性能卓越，能够创建可扩展的医疗仪器 系统尺寸、功耗和总体成本显着减小。
*附件：ads1293.pdf

该ADS1293具有三个高分辨率通道，能够运行高达 25.6 ksps。 每个通道都可以针对特定的采样率和带宽进行独立编程，允许 用户优化性能和功耗的配置。所有输入引脚均包含 EMI 过滤器，可以通过灵活的路由交换机路由到任何通道。灵活的路由 允许独立的导联脱落检测、右腿驱动和 Wilson/Goldberger 参考端子 无需从外部重新连接引线即可生成。第四个通道允许外部模拟 不使用数字起搏检测的应用程序的起搏检测。

该ADS1293集成了一个自诊断警报系统，用于检测系统何时关闭 作条件范围。此类事件将报告给错误标志。的总体状态 错误标志可作为专用 ALARMB 引脚上的信号使用。

该器件采用 5 mm × 5 mm × 0.8 mm 28 引脚 LLP 封装。工作温度 范围为 –20°C 至 85°C。

特性

• 三个高分辨率数字心电图通道，
  可同时输出起搏
• EMI 强化输入
• 低功耗：0.3 mW/通道
• 参考输入噪声：7 μVpp （40 Hz带宽）
• 输入偏置电流：175 pA
• 数据速率：高达 25.6 ksps
• 差分输入电压范围：±400 mV
• 模拟电源电压：2.7 V 至 5.5 V
• 数字 I/O 电源电压：1.65 V 至 3.6 V
• 右腿驱动放大器
• 交流和直流引出检测
• 威尔逊和戈德堡码头
• 用于中断驱动诊断的 ALARMB 引脚
• 电池电压监控
• 内置振荡器和基准
• 灵活的掉电和待机模式

参数

方框图

‌一、产品概述‌
ADS1293是德州仪器(TI)推出的一款专为便携式低功耗医疗、运动和健身心电图(ECG)应用设计的完全集成信号链。该器件包含三个高分辨率数字ECG通道，集成模拟正交调制器和可编程基带滤波器，采用28引脚WQFN封装（5mm×5mm），工作温度范围为-20°C至85°C。

‌二、核心特性‌

• ‌通道配置‌：3个24位高分辨率数字ECG通道 + 1个模拟起搏通道
• ‌采样率‌：最高25.6 kSPS
• ‌低功耗‌：0.3 mW/通道
• ‌输入参考噪声‌：7 µVpp（40Hz带宽）
• ‌输入偏置电流‌：175 pA
• ‌输入电压范围‌：±400 mV（差分）
• ‌电源电压‌：
  • 模拟电源：2.7 V至5.5 V
  • 数字I/O电源：1.65 V至3.6 V
• ‌集成功能‌：
  • 右腿驱动放大器
  • AC和DC导联脱落检测
  • Wilson和Goldberger终端
  • 电池电压监测
  • 内置振荡器和参考电压

‌三、主要功能模块‌

‌1. 灵活路由开关‌

• 可将6个输入引脚(IN1-IN6)路由到任意通道
• 支持电池监测模式
• 提供测试模式功能

‌ 2. 模拟前端(AFE) ‌

• 每个通道包含仪表放大器(INA)、Σ-Δ调制器和数字滤波器
• 支持低功耗模式和高分辨率模式
• 集成EMI滤波器，提供92-107 dB的电磁干扰抑制

‌3. 可编程数字滤波器‌

• 三级五阶SINC滤波器架构
• 可配置抽取率：
  • R1：4（标准起搏数据率）、2（双倍起搏数据率）
• 提供ECG和PACE两个输出路径

‌4. 起搏检测通道‌

• 模拟起搏通道：增益3.5 V/V，带宽50 kHz
• 输出可路由到WCT或RLDIN引脚

‌5. Wilson参考电路‌

• 生成Wilson中心终端和Goldberger终端
• 支持内部和外部路由配置

‌ 6. 导联脱落检测(LOD) ‌

• 支持三种检测模式：
  • DC导联脱落检测
  • 模拟AC导联脱落检测
• 数字AC导联脱落检测

‌7. 共模检测器‌

• 可编程带宽和电容负载驱动能力
• 最大可驱动8 nF电容负载

‌ 8. 右腿驱动(RLD) ‌

• 可编程带宽和电容负载驱动
• 支持电缆屏蔽驱动功能

‌四、电气特性‌

‌电源要求‌：

• ‌ 模拟电源(VDD) ‌：2.7-5.5 V
• ‌ 数字I/O电源(VDDIO) ‌：
  • VDD > 3.6 V时：1.65-3.6 V
  • VDD ≤ 3.6 V时：1.65-VDD V

‌功耗性能‌：

• ‌电源关断模式‌：80-125 µA
• ‌待机模式‌：120-175 µA
• ‌3通道工作模式‌：
  • 低功耗模式：350-595 µA
  • 高分辨率模式：835-1300 µA

‌五、时钟系统‌

‌时钟源选项‌：

• 内部晶体振荡器（4.096 MHz）
• 外部时钟输入（409.6 kHz）

‌六、串行接口‌

• 标准4线SPI接口
• 支持16位协议和自动地址递增模式
• 可配置数字输出驱动强度

‌七、错误检测和报警系统‌

‌1. 错误类型‌：

• 导联脱落错误
• 通道超范围错误
• 同步错误
• 电池低压报警
• 右腿驱动接近轨电压报警
• 共模超范围报警

‌2. 错误过滤机制‌：

• 可编程数字过滤计数器（1-16周期）

‌3. ALARMB引脚‌：

• 开漏输出，用于中断微控制器

‌八、寄存器配置‌
包含64个配置寄存器，主要功能包括：

• 操作模式控制
• 输入通道选择
• 导联脱落检测控制
• 共模检测和右腿驱动控制
• Wilson控制
• 参考电压控制
• AFE控制
• 数字寄存器配置
• 错误状态寄存器
• 数据和状态读取寄存器

‌九、应用领域‌

• 便携式1/2/3/5/6/7/8/12导联ECG
• 患者生命体征监测：Holter、事件、应激和远程医疗
• 自动体外除颤器
• 运动和健身（心率和ECG）

‌十、封装信息‌

• ‌封装类型‌：28引脚WQFN（RSG）
• ‌封装尺寸‌：5mm×5mm
• ‌订购代码‌：
  • ADS1293CISQ/NOPB（1000片卷带）
  • ADS1293CISQE/NOPB（250片卷带）
  • ADS1293CISQX/NOPB（4500片卷带）

‌十一、典型应用配置‌

‌1. 3导联ECG应用‌

• 测量导联I和导联II
• 导联III可通过计算获得

‌2. 5导联ECG应用‌

• 使用Wilson中心终端作为参考测量胸导联V1

‌3. 8或12导联ECG应用‌

• 支持多芯片同步系统
• 主设备生成时钟和同步信号

‌十二、布局建议‌

• 旁路电容应靠近VDD和VDDIO引脚
• CVREF引脚需要低ESR旁路电容
• SPI信号走线应紧密布线

该文档详细介绍了ADS1293的技术规格、功能模块、电气特性和应用指南，为工程师在便携式医疗设备中的设计提供了完整的技术参考，特别强调了通过高度集成实现小尺寸、低功耗和低成本的设计优势。