高集成度ECG前端，用于病人監(jiān)護系統(tǒng)（電路圖）

本電路是高度集成的心電圖（ECG）前端，用于電池供電式病人監(jiān)護應(yīng)用。圖1顯示典型5導(dǎo)聯(lián)（4個肢體導(dǎo)聯(lián)和1個心前胸導(dǎo)聯(lián)）ECG測量系統(tǒng)物理連接的頂層框圖，該系統(tǒng)集成了呼吸與脈搏檢測功能。這種配置通常用于便攜式遙測ECG測量或線路供電式床邊儀器的最小導(dǎo)聯(lián)設(shè)置。

　　在皮膚表面測量時，ECG信號幅度較小，通常為1 mV。有關(guān)病人的健康及其它參數(shù)的重要信息都蘊藏在那個小信號之中，因此要求器件具有μV級的測量靈敏度。就系統(tǒng)而言，許多醫(yī)療標(biāo)準(zhǔn)都要求最大噪聲不超過30 μVp-p；然而，設(shè)計人員通常把這一數(shù)值定的更低。因此，設(shè)計滿足系統(tǒng)層面需求的解決方案時，必須考慮所有的噪聲源。

　　ADAS1000的額定噪聲性能針對多種不同的工作環(huán)境。電源須經(jīng)過設(shè)計，確保不會降低整體性能。選擇ADP151線性穩(wěn)壓器是由于它的超低噪聲性能（9 μV rms典型值，10 Hz至100 kHz），配合ADAS1000的電源抑制性能，可確保ADP151產(chǎn)生的噪聲不影響整體噪聲性能。

　　圖1. 用于典型4電極+RLD或5導(dǎo)聯(lián)配置的ADAS1000簡化功能框圖（未顯示所有連接和去耦）

　　電路描述

　　ADAS1000五電極ECG模擬前端（AFE）解決新一代低功耗、低噪聲、高性能系留式和便攜式ECG系統(tǒng)帶來的挑戰(zhàn)。

　　ADAS1000是一款高度集成的芯片，由五個電極輸入和一個專用右腿驅(qū)動（RLD）輸出參考電極組成，專為監(jiān)控與診斷級ECG測量而設(shè)計。

　　除了支持監(jiān)控ECG信號的基本元件，ADAS1000還配備了呼吸測量（胸阻抗測量）、起搏偽像檢測、導(dǎo)聯(lián)/電極連接狀態(tài)以及內(nèi)部校準(zhǔn)等功能。

　　單個ADAS1000支持5個電極輸入，輕松進行傳統(tǒng)的6導(dǎo)聯(lián)ECG測量。并聯(lián)第二個ADAS1000從機設(shè)備便可將系統(tǒng)調(diào)節(jié)到真正的12導(dǎo)聯(lián)測量（由9個電極和1個RLD組成），若加入多個從機設(shè)備（3個或更多），便可將系統(tǒng)調(diào)節(jié)到15導(dǎo)聯(lián)測量甚至更多。

　　呼吸 ADAS1000集成用于在46 kHz至64 kHz的可編程頻率下進行呼吸驅(qū)動的數(shù)模轉(zhuǎn)換器（DAC），以及用于簡化這一復(fù)雜測量過程的模數(shù)轉(zhuǎn)換器（ADC）。測量信號經(jīng)解調(diào)，轉(zhuǎn)換為幅度和相位信息，可據(jù)此確定相應(yīng)的呼吸信息，從而得到具體的線纜參數(shù)。本電路使用內(nèi)部電容時分辨率為200 mΩ，使用外部電容時具有較高的分辨率（《200 mΩ）。電路具有靈活的開關(guān)方案，允許測量三個導(dǎo)聯(lián)中的一個（I、II或III）。

　　起搏檢測算法起搏檢測算法在四根可能的導(dǎo)聯(lián)線（I、II、III或aVF）中的三根上運行三個數(shù)字算法實例。它與內(nèi)部抽取和濾波并行針對高頻心電圖數(shù)據(jù)運行。該算法設(shè)計用于檢測并測量寬度范圍從100 μs到2 ms、幅度從400 μV到1000 mV的起搏偽像。ADAS1000返回一個標(biāo)志，用以表示是在一根還是多根導(dǎo)聯(lián)線上檢測到起搏信號，同時返回檢測到信號的高度和寬度。當(dāng)用戶希望運行自己的數(shù)字起搏算法時，ADAS1000提供了一個高速起搏接口，以極快的數(shù)據(jù)速率（128 kHz）提供ECG數(shù)據(jù)，與此同時，標(biāo)準(zhǔn)接口上經(jīng)過濾波和抽取的ECG數(shù)據(jù)保持不變。

　　低功耗 ADAS1000針對低功耗設(shè)計，僅需21 mW便可進行5個ECG電極的測量。若需進一步降低電池供電式動態(tài)心電和遙測儀等應(yīng)用的整體功耗，所有未用到的通道和特性都可輕松禁用，以便進一步將單個ECG導(dǎo)聯(lián)的功耗降低至11 mW.

　　低噪聲

　　若需在不同條件下進行正確診斷，則低噪聲性能至關(guān)重要。終端設(shè)備需要借助于ADAS1000的噪聲性能，以符合監(jiān)管標(biāo)準(zhǔn)。ADAS1000允許在噪聲性能、功耗以及數(shù)據(jù)速率之間進行權(quán)衡取舍，適合用于多種產(chǎn)品之中。在功耗并非主要問題的線路供電式 ECG系統(tǒng)中，ADAS1000的性能同樣非常出色。