高集成度ECG前端，用于病人監護系統（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護應用。圖1顯示典型5導聯(lián)（4個(gè)肢體導聯(lián)和1個(gè)心前胸導聯(lián)）ECG測量系統物理連接的頂層框圖，該系統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(xiàn)路供電式床邊儀器的最小導聯(lián)設置。

　　在皮膚表面測量時(shí)，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的重要信息都蘊藏在那個(gè)小信號之中，因此要求器件具有μV級的測量靈敏度。就系統而言，許多醫療標準都要求最大噪聲不超過(guò)30 μVp-p；然而，設計人員通常把這一數值定的更低。因此，設計滿(mǎn)足系統層面需求的解決方案時(shí)，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(guò)設計，確保不會(huì )降低整體性能。選擇ADP151線(xiàn)性穩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導聯(lián)配置的ADAS1000簡(jiǎn)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系統帶來(lái)的挑戰。

　　ADAS1000是一款高度集成的芯片，由五個(gè)電極輸入和一個(gè)專(zhuān)用右腿驅動(dòng)（RLD）輸出參考電極組成，專(zhuān)為監控與診斷級ECG測量而設計。

　　除了支持監控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、導聯(lián)/電極連接狀態(tài)以及內部校準等功能。

　　單個(gè)ADAS1000支持5個(gè)電極輸入，輕松進(jìn)行傳統的6導聯(lián)ECG測量。并聯(lián)第二個(gè)ADAS1000從機設備便可將系統調節到真正的12導聯(lián)測量（由9個(gè)電極和1個(gè)RLD組成），若加入多個(gè)從機設備（3個(gè)或更多），便可將系統調節到15導聯(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(jìn)行呼吸驅動(dòng)的數模轉換器（DAC），以及用于簡(jiǎn)化這一復雜測量過(guò)程的模數轉換器（ADC）。測量信號經(jīng)解調，轉換為幅度和相位信息，可據此確定相應的呼吸信息，從而得到具體的線(xiàn)纜參數。本電路使用內部電容時(shí)分辨率為200 mΩ，使用外部電容時(shí)具有較高的分辨率（《200 mΩ）。電路具有靈活的開(kāi)關(guān)方案，允許測量三個(gè)導聯(lián)中的一個(gè)（I、II或III）。

　　起搏檢測算法起搏檢測算法在四根可能的導聯(lián)線(xiàn)（I、II、III或aVF）中的三根上運行三個(gè)數字算法實(shí)例。它與內部抽取和濾波并行針對高頻心電圖數據運行。該算法設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(gè)標志，用以表示是在一根還是多根導聯(lián)線(xiàn)上檢測到起搏信號，同時(shí)返回檢測到信號的高度和寬度。當用戶(hù)希望運行自己的數字起搏算法時(shí)，ADAS1000提供了一個(gè)高速起搏接口，以極快的數據速率（128 kHz）提供ECG數據，與此同時(shí)，標準接口上經(jīng)過(guò)濾波和抽取的ECG數據保持不變。

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

　　低噪聲

　　若需在不同條件下進(jìn)行正確診斷，則低噪聲性能至關(guān)重要。終端設備需要借助于A(yíng)DAS1000的噪聲性能，以符合監管標準。ADAS1000允許在噪聲性能、功耗以及數據速率之間進(jìn)行權衡取舍，適合用于多種產(chǎn)品之中。在功耗并非主要問(wèn)題的線(xiàn)路供電式 ECG系統中，ADAS1000的性能同樣非常出色。