24位Σ-Δ ADC簡(jiǎn)化ECG/EKG模擬前端設計

　　可編程相位（子數據率）

　　過(guò)壓/故障檢測

　　圖2給出了MAX11040K的簡(jiǎn)單應用，差分輸入、高達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(gè)功能。憑借其24位分辨率和19位無(wú)噪聲范圍，MAX11040K具有足夠的分辨率，完全可以捕捉到幾個(gè)μV 的信號變化。省去了第一級放大器（IA的第二個(gè)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應用。

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

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

　　MAX11040K的另外兩個(gè)功能也非常適合ECG應用，即同步采樣和可編程相位延遲。當前世界上流行的是12導聯(lián)ECG，保持相位的完整性非常重要。每片MAX11040K提供4個(gè)差分通道，相當于8個(gè)探頭。MAX11040K可以最多級聯(lián)八片器件，支持多達64個(gè)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(gè)通道的相位也可以編程設置（0到333μs延時(shí)，步長(cháng)為1.33μs）。

　　我們還提供16位分辨率的類(lèi)似器件：MAX11046，都具有±6V輸入保護，當輸入信號超越88%的輸入范圍時(shí)，產(chǎn)生過(guò)壓故障報警。一個(gè)串行外設接口（SPI）減少了對光隔離器的要求，無(wú)需額外電源，因為其數字電源和模擬電源分開(kāi)供電。

　　MAX11046解決方案的測試結果

　　圖3. ECG應用測試（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，便于項目開(kāi)發(fā)。

　　在實(shí)驗中僅僅增加銅箔連通ECG信號，在A(yíng)DC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75%的衰減（圖4），測試結果如圖5所示。

　　圖4. MAX11040K的等效輸入阻抗。