ZHCS313K January   2010  – August 2015 ADS1294 , ADS1294R , ADS1296 , ADS1296R , ADS1298 , ADS1298R

PRODUCTION DATA.  

  1. 1 特性
  2. 2 应用
    1.     简化电路原理图
  3. 3 说明
  4. 4 修订历史记录
  5. 5 器件比较表
  6. 6 引脚配置和功能
    1.     引脚功能：NFBGA 封装
    2.     引脚功能：TQFP 封装
  7. 7 规格
    1. 7.1 绝对最大额定值
    2. 7.2 ESD 额定值
    3. 7.3 建议的工作条件
    4. 7.4 热性能信息
    5. 7.5 电气特性
    6. 7.6 时序要求：串行接口
    7. 7.7 开关特性：串行接口
    8. 7.8 典型特性
  8. 8 参数测量信息
    1. 8.1 噪声测量
  9. 9 详细 说明
    1. 9.1 概要
    2. 9.2 功能方框图
    3. 9.3 特性 说明
      1. 9.3.1 模拟功能
        1. 9.3.1.1 EMI 滤波器
        2. 9.3.1.2 模拟输入结构
        3. 9.3.1.3 输入多路复用器
          1. 9.3.1.3.1 器件噪声测量
          2. 9.3.1.3.2 测试信号（TestP 和 TestN）
          3. 9.3.1.3.3 辅助差分输入（TESTP_PACE_OUT1、TESTN_PACE_OUT2）
          4. 9.3.1.3.4 温度传感器（TempP、TempN）
          5. 9.3.1.3.5 电源测量（MVDDP、MVDDN）
          6. 9.3.1.3.6 导联脱落激励信号（LoffP、LoffN）
          7. 9.3.1.3.7 辅助单端输入
        4. 9.3.1.4 模拟输入
        5. 9.3.1.5 PGA 设置和输入范围
          1. 9.3.1.5.1 输入共模范围
          2. 9.3.1.5.2 输入差分动态范围
          3. 9.3.1.5.3 ADC Δ-Σ 调制器
        6. 9.3.1.6 基准
        7. 9.3.1.7 ECG 专用功能
          1. 9.3.1.7.1 输入多路复用器（重新路由右腿驱动信号）
          2. 9.3.1.7.2 输入多路复用器（测量右腿驱动信号）
          3. 9.3.1.7.3 威尔逊中心端子 (WCT) 和胸导联
            1. 9.3.1.7.3.1 增强的导联
            2. 9.3.1.7.3.2 具有 WCT 点的右腿驱动
          4. 9.3.1.7.4 导联脱落检测
            1. 9.3.1.7.4.1 直流导联脱落
            2. 9.3.1.7.4.2 交流导联脱落
          5. 9.3.1.7.5 RLD 导联脱落
          6. 9.3.1.7.6 右腿驱动 (RLD) 直流偏置电流
            1. 9.3.1.7.6.1 WCT 用作 RLD
            2. 9.3.1.7.6.2 使用多个器件的 RLD 配置
          7. 9.3.1.7.7 起搏信号检测
            1. 9.3.1.7.7.1 软件方法
            2. 9.3.1.7.7.2 外部硬件方法
          8. 9.3.1.7.8 呼吸
            1. 9.3.1.7.8.1 外部呼吸电路 (RESP_CTRL = 01b)
            2. 9.3.1.7.8.2 具有内部时钟的内部呼吸电路（RESP_CTRL = 10b，仅限 ADS129xR）
            3. 9.3.1.7.8.3 具有用户生成的信号的内部呼吸电路（RESP_CTRL = 11b，仅限 ADS129xR）
      2. 9.3.2 数字功能
        1. 9.3.2.1 GPIO 引脚 (GPIO[4:1])
        2. 9.3.2.2 关断引脚 (PWDN)
        3. 9.3.2.3 复位（RESET 引脚和复位命令）
        4. 9.3.2.4 数字抽取滤波器
          1. 9.3.2.4.1 Sinc 滤波器级 (sinx/x)
        5. 9.3.2.5 时钟
    4. 9.4 器件功能模式
      1. 9.4.1 数据采集
        1. 9.4.1.1 启动模式
          1. 9.4.1.1.1 建立时间
        2. 9.4.1.2 数据就绪引脚 (DRDY)
        3. 9.4.1.3 数据检索
          1. 9.4.1.3.1 状态字
          2. 9.4.1.3.2 读回长度
          3. 9.4.1.3.3 数据格式
        4. 9.4.1.4 单冲模式
        5. 9.4.1.5 连续转换模式
      2. 9.4.2 多器件配置
        1. 9.4.2.1 级联配置
        2. 9.4.2.2 菊花链配置
    5. 9.5 编程
      1. 9.5.1 SPI 接口
        1. 9.5.1.1 片选引脚 (CS)
        2. 9.5.1.2 串行时钟 (SCLK)
          1. 9.5.1.2.1 SCLK 计时方法
        3. 9.5.1.3 数据输入引脚 (DIN)
        4. 9.5.1.4 数据输出引脚 (DOUT)
      2. 9.5.2 SPI 命令定义
        1. 9.5.2.1  WAKEUP：退出待机模式
        2. 9.5.2.2  STANDBY：进入待机模式
        3. 9.5.2.3  RESET：将寄存器重置为默认值
        4. 9.5.2.4  START：开始转换
        5. 9.5.2.5  STOP：停止转换
        6. 9.5.2.6  RDATAC：连续读取数据
        7. 9.5.2.7  SDATAC：停止连续读取数据
        8. 9.5.2.8  RDATA：读取数据
        9. 9.5.2.9  发送多字节命令
        10. 9.5.2.10 RREG：从寄存器进行读取
        11. 9.5.2.11 WREG：对寄存器进行写入
    6. 9.6 寄存器映射
      1. Table 16. 寄存器分配
      2. 9.6.1     寄存器说明
        1. 9.6.1.1  ID：ID 控制寄存器（地址 = 00h）（复位 = xxh）
          1. Table 17. ID 控制寄存器字段说明
        2. 9.6.1.2  CONFIG1：配置寄存器 1（地址 = 01h）（复位 = 06h）
          1. Table 18. 配置寄存器 1 字段说明
        3. 9.6.1.3  CONFIG2：配置寄存器 2（地址 = 02h）（复位 = 40h）
          1. Table 19. 配置寄存器 2 字段说明
        4. 9.6.1.4  CONFIG3：配置寄存器 3（地址 = 03h）（复位 = 40h）
          1. Table 20. 配置寄存器 3 字段说明
        5. 9.6.1.5  LOFF：导联脱落控制寄存器（地址 = 04h）（复位 = 00h）
          1. Table 21. 导联脱落控制寄存器字段说明
        6. 9.6.1.6  CHnSET：各个通道设置（n = 1 至 8）（地址 = 05h 至 0Ch）（复位 = 00h）
          1. Table 22. 各个通道设置（n = 1 至 8）字段说明
        7. 9.6.1.7  RLD_SENSP：RLD 正信号导出寄存器（地址 = 0Dh）（复位 = 00h）
          1. Table 23. RLD 正信号导出字段说明
        8. 9.6.1.8  RLD_SENSN：RLD 负信号导出寄存器（地址 = 0Eh）（复位 = 00h）
          1. Table 24. RLD 负信号导出字段说明
        9. 9.6.1.9  LOFF_SENSP：正信号导联脱落检测寄存器（地址 = 0Fh）（复位 = 00h）
          1. Table 25. 正信号导联脱落检测字段说明
        10. 9.6.1.10 LOFF_SENSN：负信号导联脱落检测寄存器（地址 = 10h）（复位 = 00h）
          1. Table 26. 负信号导联脱落检测字段说明
        11. 9.6.1.11 LOFF_FLIP：导联脱落翻转寄存器（地址 = 11h）（复位 = 00h）
          1. Table 27. 导联脱落翻转寄存器字段说明
        12. 9.6.1.12 LOFF_STATP：导联脱落正信号状态寄存器（地址 = 12h）（复位 = 00h）
          1. Table 28. 导联脱落正信号状态字段说明
        13. 9.6.1.13 LOFF_STATN：导联脱落负信号状态寄存器（地址 = 13h）（复位 = 00h）
          1. Table 29. 导联脱落负信号状态字段说明
        14. 9.6.1.14 GPIO：通用 I/O 寄存器（地址 = 14h）（复位 = 0Fh）
          1. Table 30. 通用 I/O 字段说明
        15. 9.6.1.15 PACE：起搏信号检测寄存器（地址 = 15h）（复位 = 00h）
          1. Table 31. 起搏信号检测寄存器字段说明
        16. 9.6.1.16 RESP：呼吸控制寄存器（地址 = 16h）（复位 = 00h）
          1. Table 32. 呼吸控制寄存器字段说明
        17. 9.6.1.17 CONFIG4：配置寄存器 4（地址 = 17h）（复位 = 00h）
          1. Table 33. 配置寄存器 4 字段说明
        18. 9.6.1.18 WCT1：威尔逊中心端子和增强导联控制寄存器（地址 = 18h）（复位 = 00h）
          1. Table 34. 威尔逊中心端子和增强导联控制字段说明
        19. 9.6.1.19 WCT2：威尔逊中心端子控制寄存器（地址 = 18h）（复位 = 00h）
          1. Table 35. 威尔逊中心端子控制字段说明
  10. 10应用和实现
    1. 10.1 应用信息
      1. 10.1.1 设置器件以进行基本数据采集
        1. 10.1.1.1 导联脱落
        2. 10.1.1.2 右腿驱动
        3. 10.1.1.3 起搏信号检测
      2. 10.1.2 建立输入共模
      3. 10.1.3 抗混叠
    2. 10.2 典型 应用
      1. 10.2.1 使用内部调制电路的 ADS129xR 呼吸测量
        1. 10.2.1.1 设计要求
        2. 10.2.1.2 详细设计流程
        3. 10.2.1.3 应用曲线
      2. 10.2.2 使用 ADS129x 上的 PACEOUT 引脚进行基于软件的人工起搏器检测
        1. 10.2.2.1 设计要求
        2. 10.2.2.2 详细设计流程
        3. 10.2.2.3 应用曲线
  11. 11电源建议
    1. 11.1 上电排序
    2. 11.2 连接到单极（3V 或 1.8V）电源
    3. 11.3 连接到双极（±1.5V 或 ±1.8V）电源
  12. 12布局
    1. 12.1 布局指南
    2. 12.2 布局示例
  13. 13器件和文档支持
    1. 13.1 相关链接
    2. 13.2 社区资源
    3. 13.3 商标
    4. 13.4 静电放电警告
    5. 13.5 术语表
  14. 14机械、封装和可订购信息

封装选项

机械数据 (封装 | 引脚)
散热焊盘机械数据 (封装 | 引脚)
订购信息

10.2.2.2 详细设计流程

ADS129x 上的起搏信号放大器提供差分到单端的转换，任何电压的 0.4V/V 振幅会显示在用于路由起搏信号放大器的通道 PGA 的输出端。选择将哪些通道路由到起搏信号放大器是在 ADS129x 的起搏信号检测寄存器中执行的。显示在起搏信号放大器输出端的电压将相对于模拟中间电源得出。

在 ADS7042 转换信号之前，信号必须由高速运算放大器进行缓冲，因为 ADS7042 的输入代表开关电容器类型的负载。由于低输入偏置电流和 20MHz 单位增益带宽，OPA320 非常适用于执行该功能。运算放大器还可以灵活地在 SAR ADC 之前提供额外的增益级，隔离滤波器级或提供简单的缓冲。C1 和 R1 的作用是提供与起搏器检测信号的交流耦合。这种耦合可能是必要的，因为电极偏移和起搏器脉冲在某些情况下都可能高达几百毫伏。

需要使用主动驱动的信号接地将运算放大器的直流偏置设置在中间电源。可以使用在 ADS129x 上的 VCAP2 上提供的电压作为经缓冲的中间电源电压。VCAP2 引脚上的电压可能有噪声，但使用它来驱动运算放大器的反相和同相输入的共模电压会导致运算放大器显著地消除该噪声，因为它是两个输入所共用的。

运算放大器反馈电阻器 R4 和 R5 设置 OPA320 的增益。该配置的传递函数是Equation 12 中所示的同相运算放大器配置的传递函数。

Equation 12. ADS1294 ADS1294R ADS1296 ADS1296R ADS1298 ADS1298R eq_pace_gain_sbas459.gif

选择了电阻器 R4 和 R5 来设置所需的增益。串联组合约为 100kΩ，因此反馈电流均限制在 ADS129x VCAP2 内部稳压器驱动强度范围内，并且电阻器的约翰逊-奈奎斯特噪声仍然可以忽略不计。

如果 OPA320 仅用作缓冲器，则移除 R4 以提供单位增益。如果不需要交流耦合，为了获得最佳性能，应使用 0Ω 电阻器代替 C1 并取消装配 R1。

包含 R2、C2、R3、C3、R6、C4、R7 和 C5 的 RC 网络形成了 SAR ADC 的隔离式双极 RC 抗混叠滤波器。该滤波器的元件值设置为在 ADC 采样频率下提供显著的衰减，但仍提供足够的带宽来检测起搏器脉冲。大于 2kHz 的带宽足以捕获 0.5ms 的窄起搏器脉冲。

在实时系统中，必须通过每个传入样本为起搏器收集和分析数据。对通过 ADS7042 收集的数据进行数字滤波，以消除带外噪声。与 Δ-Σ 转换器不同，SAR 转换器在将数据发送到主机之前不会对数据应用过滤器。有许多因素推动了数字滤波器实施决策。其中一些因素包括响应的陡度、相位线性度和抽头数量。将此采用 ADS129xR 器件的拓扑与呼吸测量电路同时使用时，请特别注意消除呼吸调制电路产生的噪声。

检测起搏器脉冲的关键是检测输入电压的急剧转变。要测量输入电压转换的幅度，请应用数字微分器算法。该算法测量跨几个样本的电压幅度变化，并将该变化与触发检测所需的阈值进行比较。以下伪代码举例说明了使用该拓扑时所需的一些处理步骤：

newDataPoint = collectFromADS7042( ); // Collect data from the ADS7042 // Apply combined low-pass filter and differentiator inputRateOfChange = LPFandDifferentiator( newDataPoint ); if( abs( inputRateOfChange ) > thresholdValue ) // Check if a quick edge occurred { pacemakerFlag = true; // Edge detected }