心电图 (ECG)

心电图 (ECG) 集成电路和参考设计

设计注意事项

TI 的全新 ADS1298 采用 8 个通道的 PGA 以及一个单独的 24 位 Δ-Σ ADC;威尔逊中心终端、功能增强的戈德伯格终端及其放大器,实现了完全标准的 12 导 ECG 集成模拟前端。与分立实施相比,ADS1298 缩减了组件数并降低了高达 95% 的功耗,每通道仅需 1mW 的功效,同时客户还可获得最高级别的诊断准确度 [观看视频]

ECG 系统功能与发展

ECG 机的基本功能包括 ECG 波形显示(通过 LCD 显示屏或印刷纸媒质显示)、心跳律动指示以及通过按钮控制的简单用户界面。越来越多的 ECG 产品要求具备更多的功能,例如通过便携式媒体存储电子病历、无线/有线传输以及在具有触摸功能的大型 LCD 显示屏上显示 2D/3D 图像。多级诊断功能正在帮助没有受过专门 ECG 培训的医护人员掌握 ECG 模式及某些心脏病的信号指示。在采集并数字化 ECG 信号之后,将发送这些信号以进行显示和分析,其中包括进一步的信号处理。

信号采集挑战:

  • 大的直流偏移和多种干扰信号的出现会导致 ECG 信号的测量面临挑战。典型电极的电压最高可达 300mV。干扰信号包含来自电源的 50/60Hz 干扰、病人活动导致的运动伪影、电外科设备、除颤脉冲、起搏器脉冲及其它监控设备等引起的射频干扰。
  • ECG 内所需的准确度会随终端设备的变化而有所不同:
    • 标准监控设备需要 0.05-30Hz 之间的频率
    • 诊断设备需要 0.05-1000Hz 之间的频率
  • 可以借助能消除两输入端 AC 线常见噪声的高输入阻抗仪表放大器 (INA) 抵消一些 50Hz/60Hz 共模干扰。为了进一步消除输电线供电噪声,信号凭借放大器通过右腿被反向并向病人驱回。只需少许微电流甚至更少即可实现显著的 CMR 改进并保持在 UL544 限制之内。此外还会使用 50/60Hz 数字陷波滤波器进一步降低干扰。
  • 模拟前端选项:

  • 优化功耗和模拟前端的 PCB 面积对于便携式 ECG 而言非常关键。技术改进后,当前提供了多种前端选项:
    • 使用低分辨率 ADC(需要所有滤波器)
    • 使用高分辨率 ADC(需要较少滤波器)
    • 使用 Σ-Δ ADC(无需滤波器、除 INA 之外的放大器、直流偏移)
    • 使用顺序和同步采样方法。
  • 使用低分辨率(16 位)ADC 时,信号需要被显著增益(增幅通常为 100–200 倍)以达到必要的分辨率。使用高分辨率(24 位)Σ-Δ ADC 时,信号需要 4–5 倍的适度增益。因此可以除去消除直流偏移所需的第二增益级和电路。这将实现面积与成本上的整体缩减。Σ-Δ 方法还将保留信号的整个频率内容,并为数据后期处理提供充分的灵活性。
  • 借助顺序方法,创建 ECG 引线的单个通道可被复用到一个 ADC。这样一来,相邻通道间必然会存在偏移。借助同步采样方法即可将专用 ADC 用于每个通道,因此通道之间不存在前面提及的偏移。
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技术文章

应用手册和用户指南

应用手册 (4)

标题 摘要 类型 大小 (KB) 日期 下载最新英文版本
PDF 513 KB 2018年 3月 9日
PDF 764 KB 2012年 2月 14日 下载英文版本 (Rev.A)
PDF 114 KB 2011年 5月 3日
PDF 191 KB 2010年 4月 13日

产品公告和白皮书

白皮书 (1)

标题 摘要 类型 大小 (MB) 日期 下载最新英文版本
PDF 690 KB 2014年 8月 4日

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