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[参考译文] ADS1299:‑导联 μA 关断检测的4 μ A 激励通道串扰

Guru**** 2376610 points
Other Parts Discussed in Thread: ADS1299, ADS1296
请注意,本文内容源自机器翻译,可能存在语法或其它翻译错误,仅供参考。如需获取准确内容,请参阅链接中的英语原文或自行翻译。

https://e2e.ti.com/support/data-converters-group/data-converters/f/data-converters-forum/1499377/ads1299-channel-crosstalk-in-a-excitation-for-lead-off-detection

器件型号:ADS1299
Thread 中讨论的其他器件: ADS1296

工具/软件:

我们使用 ADS1299导联‑Ω 关断/阻抗测量模式、采用以下配置进行了广泛的测试:

  1. 低励磁(6nA/24nA  ):

    • 在直流和交流模式(7.8Hz 、31.2Hz 和 f_DR/4)下的通道组(通道1–2、1–4、1–6和1–8)上进行测试。

    • 断开的通道按预期饱和、而各个通道独立运行。

  2. 高激励(6 μA / 24 μA ):

    • 在相同的测试配置下、所有通道开始跟随彼此的值。

    • 无论是单独测试通道还是分组测试通道、这种行为仍然存在、即使在极小的设置下也是如此(在单个通道上使用短引线和一个电阻器+小电容器)。

随附了两个 MATLAB 图、其中显示了 μA 和 μ A 模式下记录的数据和通道行为。
请帮助阐明为何这些通道在 μA Ω 激励电平下相互镜像。

此致、
Divya Jyoti Pandey

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    您好 Divya、

    感谢您发布的文章以及您对我们 ADS1299的兴趣。

    问题不能立即得到解决。 为了更好地理解您观察到的行为、您能否提供以下信息?

    1. 您使用的是 ADS1299 EVM 还是您自己的硬件?
    2. 如果是您自己的硬件、您能否提供原理图的 ADS1299部分和硬件测试设置照片? 我们需要查看该测试中与器件的所有电源和输入/输出连接
    3. 如何配置 ADS1299寄存器("address:value"表将帮助我们查看这些寄存器
    4. 您原始帖子中的图表的 x-y 单位是什么?

    此致、

    Ryan

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    您好、 Ryan、
    感谢您的及时回复。 我们正在对8通道 EEG 使用自己的硬件。
    我们使用 参照蒙太奇 单一接地 (图73、第67页)、采用单极(图77) 5V AVDD 和外部2.5V 模拟基准。

    硬件设置 没什么特别的。 一个受试者佩戴 EEG 盖、所有8个通道均通过梳形电极连接、两个基准与凝胶垫连接。 在多轮测试中、我们从梳形电极(空气中的导线/开路)断开随机通道、以测试对阻抗的影响。

    为了完成该实验、我们定义了一些导联脱落检测状态、并对其进行编程、以在定义的时间内从一种状态切换到另一种状态。 这里我附加了一个图像、其中包含   ADS1299寄存器配置的 LEAD_OFF 状态 ID 定义。  

    我们使用 CSV 格式的当前状态 ID 来检查所有通道的器件数据。 csv 导入 MATLAB 中、并在 Matlab 中生成绘图以用于数据与状态 ID (之前分享的绘图数量)。 两个图像都有两个图:顶部是 ADC 数据(X -时间、Y - UV 中的振幅)、底部是同时的 State-ID (X -时间、Y - State-ID)。  

    导联‑关断检测/阻抗测量结果:  
    在低外部(6nA 和24nA)下、 断开的通道按预期饱和、各个通道在每个配置中独立运行(直流、7.8Hz、31.2Hz、f_DR/4)。
    但在 高激励(6 μA / 24 μA )时、所有通道(断开  连接和连接 )开始 遵循彼此的值。


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    您好、Ryan、

    感谢您继续参与本主题的讨论。 我想分享我们收集到的其他一些观察结果、希望您能提供更多见解。

    ‑kΩ 尤其令人困惑的是、对于直流导联 MΩ 断开检测、我们在 nA 励磁(随附图像)下看到非常高的阻抗(在 M Ω 范围内)、然而、使用 μA Ω 励磁时、不仅阻抗显著下降到 M Ω 范围内、而且所有断开或连接的通道都开始相互镜像。

    我们确保在读取阻抗之前具有更长的稳定周期、并且我们的 RC 低通滤波器(具有1nF 分流器的1 kΩ 系列)在这种情况下不应产生明显的时间常数。 假设即使在像我们这样的直流耦合配置中、TI 也支持直流引线‑off 电路、这些差异仍然令人困惑。



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    您好、Ryan、

    我想检查您是否有机会查看我之前关于我们分享的额外阻抗测量的消息。 我们仍在尝试了解这种行为、尤其是为什么整个激励电平范围内的直流导联脱落阻抗看起来如此不同、以及为什么所有通道都开始在更高的激励电流下显示类似的模式。

    在方便的时候、期待您或团队的任何见解。

    再次感谢您的参与和支持。

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    您好、Ryan、

    我知道您一定会很忙、但我已有一段时间没听说过这个主题。

    我们分享了大量详细的数据和观察结果、希望知道提供的信息是否足够、或者是否需要我们方面做出澄清。  即使粗略地知道编写工程团队的回复需要多长时间、也能帮助我们在内部规划后续步骤。
    此外、如果需要专有详细信息进行进一步讨论、我们愿意通过电子邮件继续进行。

    我们非常感谢 TI 提供的支持、我们主要在设计中使用 TI 芯片、因此有关这个问题的指导对我们来说非常有价值。

    再次感谢、期待收到您的答复。

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    您好 Divya、

    请原谅我在过去的两周里因我离职数天而在答复中出现的延误。

    ADS1299电流源的典型容差仅为±20%。 因此、需要进行校准、才能获得任何合理准确的阻抗结果。 如果不进行校准、我建议将其仅用作监测阻抗随时间的逐渐变化的方法、或仅用于监测直流电的开/关状态。

    下面的本文讨论了一些可用于提高阻抗测量精度的技术、尤其是在使用交流导联脱落频率选项时。 我将重点介绍以下几个要点:

    1. 任何电流源尺寸 标定 交流电压、以确定绝对幅度。 相同的电流源用于交流 LoFF (INxP 和 INxN 连接交替)。
    2. 1/2 Vs 共模电压 必须始终保持(VCM =(INxP + INxN)/2)。 这是为了确保 PGA 线性工作、并且每个输入端的电压不会强制输出摆动到太接近 AVDD 或 AVSS。 我怀疑这可能是一个 LoFF 电流幅度更高的问题。
    3. 在 AC 时、必须调整数据以考虑 数字滤波器的增益 (请参阅数据表中的图28)。 这对于 FDR/4 LoFF 频率变得非常重要。

    链接至文章: 信号链基础知识#149:如何准确测量 ECG 系统中导联脱落检测的电极阻抗- Planet Analog

    此致、

    Ryan

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    您好、Ryan、

    感谢您的答复。
    我想重点介绍一下我们的 62.5 Hz (FDR/4) 我先前分享的表格的结果:

    主题 励磁 62.5Hz 时的阻抗  
    1. 6nA 和24nA ~ó n 45 kΩ  
    1. 6 μA   ~20 kΩ  ( 变化>50% )
    1. 24 μA   ~3 kΩ ( 变化>90% )
    2. 6nA 和24nA ~ó n 30 kΩ  
    2. 6 μA   ~15 kΩ → (~ 50%的变化 )
    2. 24 μA   ~3 kΩ →~30 kΩ (~ 变化超过90% )
    关键观察结果: 阻抗在我们改变时大幅摆动 仅激励电流 而不是频率

    为什么答复中的三个因素不能解释这一点:

    1. 电流‑源容差(±20%)

      • 即使在最坏的±Ω 情况下‑20%、我们也无法考虑测量阻抗的变化(50–90%)。

    2. MID‑电源共模‑Ω 模式(VCM)稳定性

      • 我们在6 μA 和24 μA 下都监控了示波器上的 VCM 。 它‑锁定在1/2 Vs、因此 PGA 不会超出其线性区域。

    3. Sinc‑滤波器增益校正

      • sinc 滤波器衰减取决于 仅导通频率 、不在电流大小上。 我们  已经在62.5Hz 处应用了−2.8dB (×0.72)校正、这在我们更改激励电流时没有变化。


    我们还回顾并实施了您分享的"信号链基础知识#149"文章中的技术(校准例程、VCM 检查、滤波器‑增益补偿)、但激励‑电流依赖性仍然无法解释。

  • 请注意,本文内容源自机器翻译,可能存在语法或其它翻译错误,仅供参考。如需获取准确内容,请参阅链接中的英语原文或自行翻译。

    尊敬的 Divya:

    您的点是有效的-上述技术有助于提高绝对精度、但不足以补偿与预期结果的偏差。

    [引述 userid="589014" url="~/support/data-converters-group/data-converters/f/data-converters-forum/1499377/ads1299-channel-crosstalk-in-a-excitation-for-lead-off-detection/5762551 #5762551"]
     [/报价]

    有趣的是、即使在直流条件下、随着电流的增加、测量的阻抗比例也大致相同。 使用固定引线式电阻器(即每个输入到 某些 VCM 的电阻器为1MΩ Ω)时、这种趋势是否也是正确的? 我们是否可以尝试移除测试对象以了解电路的行为方式?

    遗憾的是、我们没有任何数据来说明 ADS1296输入阻抗预计如何随电流幅度或频率而变化。

    此致、

    Ryan

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    您好、Rayan、
    我们还通过固定的实现了这一点 10K 电阻器
    案例1:这种工具设置 当激励频率保持恒定且电流变化时、阻抗结果也存在偏差、但它看起来在20%以下的限值下。


    案例2:主题上的设备设置  出现了更多偏差。  

    我们想了解这种差异在上述两种情况下背后的原因。