超小型ADC提升低功耗醫療應用

　　數字X射線(xiàn)一般需要至少12位分辨率和1Msps或更高采樣率的ADC。這種ADC必須有高于或等于刷新率乘以陣列大小所得數值的采樣率。這種應用一般需要多個(gè)ADC以分辨來(lái)自閃爍體的所有光電二極管或CMOS成像電流。一組光電二極管、放大器和ADC用來(lái)對整個(gè)陣列采樣，如圖3所示。當多個(gè)ADC放置在一個(gè)空間受限的區域內時(shí)，有一個(gè)具有快速串行數據通信功能的低功率SAR ADC至關(guān)重要?；?3dB信噪比和零數據延遲的LTC2366(3Msps)和LTC2365(1Msps)就非常適合數字 X 射線(xiàn)成像使用。

圖3：X 射線(xiàn)成像設備原理示意圖。

　　LTC2366的低功率(3Msps時(shí)為7.8mW)意味著(zhù)，設計師可以使用多個(gè)緊密相鄰的 ADC，而不會(huì )使系統變熱或者干擾讀數或病人。管線(xiàn)型 ADC 在相同采樣率時(shí)可能消耗 10倍的功率。

數字體溫計

　　數字體溫計是另一個(gè)可在家庭或醫院用于病人護理的小型且價(jià)格不貴的設備。它們允許通過(guò)測量耳膜或放在腋下快速檢查病人體溫。檢測溫度并將其轉換成數字讀數的模擬電路可以相當簡(jiǎn)單。這種應用常常會(huì )用到熱敏電阻，即一個(gè)隨溫度變化而改變的電阻，因為它對人體溫度具有最高的靈敏度。

　　LTC2450-1是一個(gè)有點(diǎn)兒像SAR ADC的16位delta sigma型ADC，其功率也隨采樣率變化而變化。這種類(lèi)型的delta sigma ADC非常適合某些醫療應用。例如，LTC2450-1可直接連接到一個(gè)熱敏電阻上(如圖4所示)，提供精確的數字溫度讀數。在這個(gè)例子中，一個(gè)固定的10kΩ電阻與一個(gè)取決于溫度并在1kΩ和10kΩ之間變化的熱敏電阻串聯(lián)，允許該ADC測量寬模擬輸入范圍。LTC2450-1的輸入架構允許它測量高阻抗傳感器，因此可以旁路掉一個(gè)放大器。電阻網(wǎng)絡(luò )與去耦電容器可直接連接到模擬輸入端。

圖4：低休眠電流的LTC2450-1 ADC非常適用于由電池供電的數字體溫計。

　　LTC2450-1提供極低的電源電流(隨溫度變化保證最大值為 0.5μA)，使它非常適合用單節電池工作的數字體溫計。大多數家用數字體溫計都會(huì )放在抽屜里，以休眠電流工作，僅偶爾需要加電一次。

　　LTC2450-1提供每秒60個(gè)采樣的輸出速率，這對數字體溫計測量而言足夠用了。它采用2mmx2mm封裝，通過(guò)SPI協(xié)議通信。小封裝尺寸和直接與熱敏電阻連接的能力使得總的模擬解決方案尺寸極小。對那些希望使用2線(xiàn)協(xié)議的設計師而言，也有單端和差分I2C 版本可用。

本文小結

　　全球人口在持續增加。美國的“嬰兒潮”一代已經(jīng)接近退休年齡。隨著(zhù)醫療設備在精確度、成本和簡(jiǎn)單性方面的不斷改善，家庭醫療護理正在變得更加容易和更加便捷。正是從傳感器到放大器和ADC的模擬信號鏈路在幫助推動(dòng)這種轉變。而更快速和更低功率的串行ADC將使醫療設備的精確度、速度和易用性得到進(jìn)一步提高。