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近年來，中國心血管病患病率及死亡率仍處于上升階段，而實時的便攜式心電監測能夠及時地發現異常心電信號，提醒人們提前就醫，避免危險病情的發生，因此近年來心電監測市場十分火熱。TI在心電監測領域耕耘多年，從心電采集ADC，低功耗的電源到無線傳輸，均有相應的解決方案。 一、心電導聯數量與ADC選型之間的聯系TI心電信號檢測相關的ADC有很多，通道數也不盡相同，那究竟該選擇哪一顆產品？這里總結了不同心電產品和TI ADC產品之間的關系，幫助大家理解并快速完成選型。 01單導聯心電ADS1291/ADS1292R (1). 用途 單導聯心電圖是由一對心電電極所采集到的單路心電信號，應用在產品中常見的是胸前導聯和雙手導聯，胸前導聯適用于長時間的心電監測，最長一般有14天的連續記錄，雙手導聯一般適用于短時實時的心電測量，體積小巧，方便隨身攜帶，一般屬于家用心電記錄儀。單導聯的心電圖能初步篩查心臟早搏、房顫及各種心律不齊的心電表現。 (2). 電極分布及導聯示意 Lead I: I = LA – RA，LA是left-arm電極, RA是right-arm電極。 圖1單導心電圖連接 ADS1292R：單導聯+呼吸檢測，通道1被用來做呼吸檢測。至少需要2個電極，右腿驅動的輸出電極可以與LA或RA共用。 圖2 ADS1291, ADS1292R內部架構及外部連接方式 01三導聯、五導聯心電ADS1292，ADS1293，ADS1295 (1). 用途 三導聯或五導聯心電一般用來做24小時的心電信號記錄。這個24小時的數據是診斷心臟問題的常用工具。 (2). 電極分布及導聯示意 導聯名稱： Lead I: I = LA - RA Lead II: II = LL – RA 通過Lead I和Lead II可以求出以下導聯： Lead III: III = LL - LA aVR = -(I + II)/2 = RA - (LA + LL)/2 aVL = I - II/2 = LA - (RA + LL)/2 aVF = II - I/2 = LL - (RA + LA)/2 WCT(Wilson Central Terminal) = (RA + LA + LL)/3，五導聯中，一般會加一個胸部導聯，Lead V1威爾遜中心節點會作為胸部導聯的參考電壓。胸部導聯Lead V1 = V1 – WCT。 圖3三導聯心電圖連接 ADS1292做三導聯： 至少3個電極，右腿驅動的輸出電極可以與LA，RA或LL共用。大部分的設計中，3導聯就是三個電極。測量兩個導聯Lead I和Lead II，還可以算出另外4個導聯。所以，ADS1292的五導聯是需要用軟件計算得出來的。 ADS1293做三導聯：同ADS1292。 圖4 ADS1293 三導聯心電連接圖 ADS1293做五導聯： 實際上5個電極可以獲得6個導聯的信號，有一個電極還是右腿驅動。一般來講5導聯需要加一個胸導。 圖5 ADS1295 五導聯心電連接圖 03十二導聯以上心電ADS1294, ADS1296, ADS1298 在一些應用中，需要獲得更多的導聯信息以獲得更全面的心臟活動信息。例如，十八導聯心電能夠同步觀察左心室各壁，右心室等全部心室的心電情況。一般可以使用2片ADS1298。 針對于其它導聯數量的需求，有時還需要呼吸檢測（需要使用尾綴帶R的版本），ADS1294，ADS1296，ADS1294R，ADS1296R一般用在大于十二導聯上，組合起來一起使用，一般來講增加的導聯數量都是胸導。 二. ADS129X系列的外圍器件推薦 1.電源 對于這個系列的產品而言，ADC需要兩個電源供電，一個是模擬部分的供電，一個是數字部分的供電。因為模擬部分和數字部分都是一個范圍供電，對于不同的客戶而言，會結合電極的輸出信號范圍，選擇單極性電源或雙極性電源以及電源的幅值。 單極性電源： 模擬供電：2.7V-5.25V，數字供電：1.65V-3.6V 5V轉3.3V，推薦TPS7A20，靜態電流極低僅有6.5uA，同時用法非常簡單。 圖6 TPS7A20應用示例 在兩節干電池的便攜式ECG中，還會需要一個升壓芯片TLV61220至3.3V給數字部分供電，然后再用TPS7A20降壓至3.0V作為模擬供電。 TLV61220：靜態電流只有5.5uA，在典型工作條件下效率高達95%，能夠滿足便攜式ECG長時間使用的需求。 圖7 TLV61220應用實例及效率曲線 雙極性電源供電： 一般來講，+-2.5V會從3.3V往下轉，這里推薦一個電荷泵TPS60403，先把3.3V轉成-3.3V，然后TPS72301從-3.3V轉成-1.8V。 圖8 TPS60403和TPS723應用實例 2.藍牙芯片 目前，在便攜式ECG中，數據除了需要存儲在SD卡中以外，也需要能夠通過藍牙把數據傳輸至手機端。 3.充電管理芯片 目前從市場的應用上看，主要以干電池或紐扣電池為主，使用鋰電池供電的方式并不多。主要的原因是，當前便攜式ECG的主要應用場景還是在醫院監測病人的心臟狀況，所以對設備使用的及時性就顯得更加重要，對鋰電池的充電顯然沒有干電池或者紐扣電池換電更迅速。 這里我們推薦一顆新產品：適用于可穿戴設備和物聯網的低IQ高度集成電池充電管理解決方案BQ25125，它的主要優勢在于，集成了一顆降壓芯片buck和一顆LDO，可以滿足ADS119X和ADS129X系列的電源軌需求，同時，超低的靜態電流也能保證產品的續航時間。 圖9 BQ25125典型應用框圖 4.電壓參考 當采用3V電源時，VREF = (VREFP – VREFN) =2.5V，當采用5V電源VREF = (VREFP – VREFN)= 4.096V。 這里我們推薦REF5025和REF5040即可，目前根據市場上的使用情況來看，ADC內部的參考就可以滿足使用的需求。 文中ADS1291,ADS1292R,ADS1292,ADS1293,ADS1298,ADS1296,ADS1294,ADS1296R,ADS1294R,BQ25125,REF5025,REF5040等型號產品，均可在華秋商城采購。華秋商城作為本土“元器件電商”的“探索者”之一，致力為全球電子產業創造價值，向客戶提供圍繞“品牌選型+現貨采購+海外代購+BOM配單”的全流程服務。通過與全球3000多家原廠品牌及代理商搭建戰略合作伙伴關系，華秋商城可直接獲得原廠貨源，并可為用戶提供從方案設計到各類元件采購的一站式解決方案，包括BOM配單一鍵采購、PCBA加工。 |
