24位Σ-Δ ADC簡化ECG/EKG模擬前端設(shè)計(jì)

　　可編程相位（子數(shù)據(jù)率）

　　過壓/故障檢測

　　圖2給出了MAX11040K的簡單應(yīng)用，差分輸入、高達(dá)110dB的共模抑制比可有效抑制50Hz/60Hz電源耦合噪聲，由此，MAX11040K可以取代IA的第一個功能。憑借其24位分辨率和19位無噪聲范圍，MAX11040K具有足夠的分辨率，完全可以捕捉到幾個μV 的信號變化。省去了第一級放大器（IA的第二個功能）、第二級放大器和高通濾波器。另外，器件±2.2V的輸入量程也非常適合ECG應(yīng)用。

　　圖2. 僅利用MAX11040K ADC獲得ECG應(yīng)用所需的性能，減少元件數(shù)量的同時(shí)，
節(jié)省電路板空間并降低系統(tǒng)的整體成本。

　　MAX11040K的采樣率為3.072MHz（過采樣Σ-Δ），但可編程輸出數(shù)據(jù)速率（即有效采樣率），將其設(shè)置在64ksps至250sps，提高了系統(tǒng)靈活性。對于小信號，該器件具有誤差平滑功能，采用∑-? ADC架構(gòu)也消除了抗混疊濾波器的需求。有關(guān)Σ-Δ型ADC的詳細(xì)介紹，請參考應(yīng)用筆記1870：“解密Σ-Δ ADC?！?/P>

　　MAX11040K的另外兩個功能也非常適合ECG應(yīng)用，即同步采樣和可編程相位延遲。當(dāng)前世界上流行的是12導(dǎo)聯(lián)ECG，保持相位的完整性非常重要。每片MAX11040K提供4個差分通道，相當(dāng)于8個探頭。MAX11040K可以最多級聯(lián)八片器件，支持多達(dá)64個通道的同步采樣。不僅可以同時(shí)對各通道進(jìn)行采樣，而且每個通道的相位也可以編程設(shè)置（0到333μs延時(shí)，步長為1.33μs）。

　　我們還提供16位分辨率的類似器件：MAX11046，都具有±6V輸入保護(hù)，當(dāng)輸入信號超越88%的輸入范圍時(shí)，產(chǎn)生過壓故障報(bào)警。一個串行外設(shè)接口（SPI）減少了對光隔離器的要求，無需額外電源，因?yàn)槠鋽?shù)字電源和模擬電源分開供電。

　　MAX11046解決方案的測試結(jié)果

　　圖3. ECG應(yīng)用測試（采用MAX11040K評估板）。

　　圖3是MAX11040K評估板框圖，可用于實(shí)際測試評估。該評估板包含兩片MAX11040K，配置工作在8通道同步采集。該評估板可以插入PC的USB口，帶有存儲器和DSP，便于項(xiàng)目開發(fā)。

　　在實(shí)驗(yàn)中僅僅增加銅箔連通ECG信號，在ADC輸入和電極之間串聯(lián)22kΩ電阻。130kΩ ADC輸入阻抗（XIN時(shí)鐘頻率為24.567MHz），使得信號出現(xiàn)75%的衰減（圖4），測試結(jié)果如圖5所示。

　　圖4. MAX11040K的等效輸入阻抗。