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[参考译文] ADS1298:数据速率@500sps的ECG设备的噪声问题

Guru**** 2586075 points
Other Parts Discussed in Thread: ADS1298

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/573987/ads1298-noise-issue-for-ecg-device-with-data-rate-500sps

部件号:ADS1298

您好,

我们正在开发一种便携式设备,以500Hz的频率采集8个心电图通道。 该系统基于ADS1298芯片和Cypress微控制器。 整个系统由Lipo电池供电。  下面是我们正在做的工作:

1. ADS1298设置为高分辨率模式, 输出数据速率设置为500sps。

2. PGA的增益设置为6

每当我们尝试采集此配置中的ECG通道时,信号就会发出很大的噪音。  信号 功率谱分析显示特定频率下的不同峰值,如下图所示:  

无论环境噪声或所分析的信道如何,这些峰始终存在。  

这是ADS造成的还是我们做错了事? 其他人注意到了这种行为?  

谢谢。

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    您好Rudy,

    您看到的电源线频率干扰在生物医学应用中极为常见。 每个应用程序都必须在某种程度上处理此问题。

    ADS1298配备了内置右腿驱动放大器,它能够感应输入端的共模信号,并输出可应用于病人的取消信号。 由于干扰的共模性质,这可以显著减少来自电源线的干扰。

    但是,使用RLD放大器并不足以完全消除某些应用中的电源线干扰。 在这些情况下,在微控制器中实施数字滤波器,以进一步衰减嘈杂的不需要的信号。

    此致,
    Brian Pisani
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    您好,Brian,非常感谢您的反馈。

    我们开发的系统由LiPO电池供电,用于从微控制器读取数据的笔记本电脑未连接到交流电源。 所有测试都是在相对低噪音的环境中进行的。 此外,请注意,我国的电力线频率是50赫兹。

    我们还注意到,如果输出数据速率增加,类似的峰值将转移到更高的频率。 此处是1000sps时的功率频谱(未滤波与二阶数字滤波器)。 数据速率和这些峰值似乎有某种程度的关联。

    untitled.png

    谢谢。

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    嗨,Rudy,

    您能否将您的示意图发送给我? 您是否可以尝试以500 SPS数据速率将40 Hz正弦波输入其中一个信道,然后以1kSPS再次输入,并分析频谱,以查看其是否每次显示为40 Hz? 这将排除代码中的错误。

    Brian
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    您好,Brian,

    我们进行了您建议的测试,结果如下:

    40Hz正弦波的功率占主导地位,但我们仍然可以在与以前相同的频率下观察到这些峰值:对于500sps,为65.5Hz和187.5Hz;对于1000sps,为125Hz和375Hz。 (我们使用了连接到交流电源的波形发生器,因此现在也可以看到电源干扰)

    我在这里附上了我们正在使用的原理图和寄存器配置。 也许我们在这方面犯了一个错误,或者我们在ADS功能中遗漏了一些重要的内容。

    非常感谢Brian的支持。

    Rudye2e.ti.com/.../ads1298_5F00_lib.ce2e.ti.com/.../ads1298_5F00_lib.h</s>1298

    e2e.ti.com/.../SMS_5F00_Med-v1.2-REV2-schematic.pdf

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    您好,Rudy,

    Brian今天大部分时间都被绑住了,所以我想在此期间提出一些建议。

    您看到的2个主音最初发生在Fdata/8和3*Fdata/8,这两个音都是Fdata = 500SPS和Fdata = 1kSPS (500SPS:OSR = 1024,1kSPS:OSR = 512)。 音频似乎不受OSR的影响。 您是否尝试更改主时钟(CLK)或调制器时钟(FMod)频率? 您可以通过几种方式尝试此操作:

    1. 如果您使用的是内部振荡器,则可以通过设置config1[7]=0在低功耗模式下重复这些测试。 LP模式将闪存模块减少1/2。 您可以在LP模式下测试相同的数据速率,其中对于1kSPS使用OSR =256,对于500SPS使用OSR =512。
    2. 如果您可以访问外部时钟源,您也可以尝试扫描给定配置的CLK频率,看看这是否会影响提示音。 允许的CLK输入范围为1.94MHz至2.25MHz。

    当您运行这些测试时,我首先将通道配置为内部输入短路(MUXn[2:0]=001),并关闭所有未使用的通道。 然后,正常配置通道并应用多个不同的直流输入(例如100mV,500mV,1V等),增益设置为1,以查看音调是否通过输入耦合。

    此致,

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    您好,Ryan:

    感谢你的帮助。 很高兴能为您提供如此多的支持,我们正努力使我们的系统正常工作。

    我们进行您建议的测试,结果如下:

    这是HR模式与LP模式测试(500sps)的结果。 LR似乎更好(一般而言,它看起来噪音更小),但当涉及到不需要的峰时,它们仍然存在。 闪存模块似乎未影响采集或导致问题。

    我们还尝试为通道2设置内部输入短路,并关闭所有其他未使用的通道。 结果由以下图解的蓝线显示。 在这种情况下,没有峰。

    之后,我们尝试在不同幅度(10mV,100mV,100mV和500mV)下采集40Hz正弦波。 在这种情况下,没有任何变化,峰始终是计算功率谱的一部分。  

    该测试在LP模式下重复进行,数据速率为500sps。  

    在我们进行的所有测试中,增益被设置为建议的1。

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    您好,Rudy,

    查看您的结果后,我同意问题似乎与闪存模块或数据速率无关。 如果可以,您可能仍想尝试使用外部时钟源的不同CLK频率-这是迄今为止保持不变的唯一其他细节。 其目的是查看音调是否在幅度或频率上发生了变化。

    我看到的唯一明确的关系是,VIN = 0伏的提示音消失,而0伏以上的提示音重新出现。 由于您尝试了多个输入源(ECG源和函数发生器),我想知道这些音频是否通过参考电压耦合。 从原理图看,您似乎在使用内部参考。 10uF盖(C30)与参考销的距离有多近? 您是否能够平行挤压另一个盖子(即 0.1uF)? 理想情况下,将较小的盖子放置在尽可能靠近设备的位置,直接穿过VREFP和VREFN引脚,以帮助从参考节点中分离任何噪音。

    其他几个问题可能会引导我们:

    1. LiPO电池是否直接为AVDD和DVDD供电,或者在ADS1298之前是否有另一个电源调节阶段?
    2. 您的主板上是否有其他时钟或切换设备? 在您采集数据时,是否可以关闭其中任何一个电源?

    此致,

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    您好,Rudy -您可以向我们发送您的完整注册设置吗? 我想回顾一下,看看是否还有我们可能忽略的其他事情。

    谢谢!
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    您好,Ryan:

    很抱歉我的回复太晚了。 我们正在使用的完整寄存器设置附在此处。 关于其他建议,我的意见如下:

    1.如您所建议,我们将尝试使用外部时钟源来查看是否有变化。  

    2.电容器C30实际上非常接近ADS1298 (仅几毫米)。 无论如何,我们尝试在ADS附近添加一个并行电容器(0.1uF)。 以下功率谱显示了结果。 不幸的是,这并没有产生很大的影响。

    3. 为电路的所有部件供电的蓄电池实际上放在一个单独的模块中。 此模块内有一个电压调节器,用于将电池电压调节至3.3V。 AVDD和DVDD之间没有真正的区别,两者都设置为3.3V。

    4.我们用于从ADS1298获取数据的Cypress微控制器位于同一PCB上(ADS位于顶层,µC位于底层)。 我们确实试图关闭微控制器并通过另一个置于单独电路板上的微控制器获取心电图数据,但它没有产生任何影响。 我们还尝试更改SPI时钟和 微控制器的内部时钟频率,对峰值没有影响。

    谢谢你。

    最佳,

    e2e.ti.com/.../3487.ads1298_5F00_lib.c</s>1298

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    您好,Rudy,

    感谢您提供更新。 我知道我们已经尝试了几种不同的测试来隔离问题,因此也感谢您的耐心。

    我查看了您的寄存器设置,发现您正在使用LoFF寄存器中的保留设置。 FLEAD_OFF[1:0]的有效设置仅为“01”(FDR/4)和“11”(DC)。 目前,您正在使用我们不支持的"10"。 尝试将此设置更改为两个受支持选项之一,查看此设置是否清除噪音。 如果您根本不打算使用导联脱落检测,您可以禁用LoFF_SENSP/N寄存器中每个单独输入的导联脱落检测。

    此致,

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    您好,Ryan:

    最后,我可以向您报告我们从您上次建议中获得的结果。 我很高兴地说,对寄存器设置的更改解决了这个问题,从下面的图解中可以看出这一点。

      

    下面还列出了真实ECG采集的功率谱:

    再次,非常感谢您的支持,Ryan!! 如果在开发过程中将来出现任何其他问题,我将打开一个新的线程。

    祝你一切顺利,

    鲁迪