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[参考译文] ADS1299：原理图问题

admin
Guru**** 2585275 points
Other Parts Discussed in Thread: ADS1299

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/637339/ads1299-schematic-question

部件号：ADS1299

您好，

我们一直在使用ADS1299来获取一些EEG信号，但我们没有成功。 无论是电极还是硬件配置，我们似乎有点偏离了。 因此，我想得到一些可能会向我们指明正确方向的答案：

1)在数据表中，建议在通道的正输入和负输入之间使用差分电容器，在SRB1上使用参考时，建议在正输入和参考之间使用差分电容器，而不是在每个输入上使用RC滤波器。 使用这种配置，我们获得的信号只是噪声，而没有EEG，EMG或ECG信号。 但是，当我们在每个输入上都改为单个RC滤波器时，我们可以看到ECG，EMG，但不能看到EEG。 通道输出有点噪音，不是很大，但用于读取EEG的通道实际上不显示任何内容。 所以我的问题是：在每个输入和单端输入上使用RC滤波器，我们需要在每个正输入上使用RC滤波器，而在SRB1上只需要一个RC滤波器。 负输入如何？ 当我们激活SRB1时，它们应该全部分流，但这些线路上的任何电阻器或电流盖都将影响此原理图？

2)输入上的RC滤波器是抗锯齿滤波器。 这些滤清器的截止频率应该是多少？ 输入电阻器的最小值是多少？

3)我们如何保证通道上的噪音不会影响EEG信号？ 我们有没有可以做的测试？ 我们有一个EEG模拟器，我们可以用10uV的幅度读取(虽然有点困难)正弦波。

4)我们也可以使用带外导联脱落检测，但当我们选择6nA选项时，我们无法获得清晰的电阻值。 电极连接时，这些值似乎会不断地"浮动"，尽管它们会发生相当大的变化(从6MOhm到110kOhm)。 这是否表示沿途可能出现问题？

5)我们在偏置引脚上使用OpenBCI原理图(偏置输出引脚上的1MOhm和1.5nF电容器连接到5kOhm的保护电阻器，然后连接到电极)，尽管它可以大大降低通道上的噪声，但它无法完全去除。 之后，我们应用两种数字滤波器：50Hz (-45dB)的缺口滤波器和Butterworth带通(0.1Hz至80Hz --10dB)。 这些过滤器是否会以某种方式干扰结果？

我们一直在反复使用ADS1299的原理图，有时它很容易捕获EMG信号，特别是眼睛闪烁。 但即使这样，当涉及到EEG时，我们也没有得到任何结果。 我们使用干式活性电极。 通过对电极应用模拟器输出并检查ADS1299的输出，对电极电路进行了单独测试。 电极本身正用于其他商业应用，工作正常。 但这种混合物中的某种东西烹饪不正确。

我非常感谢你们的帮助。

路易斯

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    TI__Guru**** 2585275 points
    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。
    另外还有两个问题：

    1)关于BIASN设置，当使用SRB1作为参考时，是否需要启用所有BIASN引脚？ 或者一个就足够了？

    2)我们没有计划使用SRB1，因此从电极到引脚的路上没有电阻器和电容器的占地面积。 但是，在Inn Pins上，我们确实有这些脚印。 是否可以使用一个负输入"as SRB1"？ 由于SRB1将每个负极引脚都短接至SRB1信号，是否可以利用内部短路使用负极输入引脚而不是SRB1？

    谢谢
  • 0
    TI__Guru**** 2585275 points
    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。

    您好，

    感谢您的提问。 我会尽可能多地介绍这些内容，如有必要，请随时跟进：

    1. 这个问题没有简短的答案。 理想情况下，我们希望匹配每个通道的输入，以实现最常见模式拒绝。 因此，通常建议在共模滤波器上使用差分滤波器，以避免每个输入上的切断频率不匹配。 我不会期望差异如此之大，以至于您在输出处看到信号或根本看不到任何信号-您是否先尝试使用已知信号源来验证信号链？ 使用SRB1时，INxN引脚上不需要输入过滤器，因为它们在内部断开。 在这种情况下，您只能在SRB1引脚上使用筛选器。
    2. RC滤波器切断装置应比数字滤波器带宽高出约十年。 这可防止滤波器过早滚动，从而减轻您感兴趣的信号。
    3. 通常，建议您在信号链的输入处进行输入短路测试。 例如，无论您的(+)和(-)电极连接到电路板上，都要将连接短接在一起，并将它们连接到共模电压(即中电压)。 使用此配置，您可以收集一些数据并分析ADC代码分布，以测量信号链的平均噪声和峰到峰噪声。
    4. 您是不是说您在使用交流电导联脱落检测？ 要了解您的设置是否正常工作，我建议首先在(+)和(-)输入之间使用固定的电阻值。 在使用模拟机或患者进行测试之前，尝试获得与该值一致的读数。 此外，请记住电流源不是很精确(通常为20 % 容差)，因此依赖绝对测量阻抗将很困难。
    5. 偏置放大器不会完全消除系统中的共模噪声，尤其是50Hz / 60Hz电源线噪声。 数字域中的其他筛选通常仍然需要，就像您提到的级别筛选器一样。 如果实施正确，我看不出来它们会对您的结果产生怎样的负面影响。
    6. 据我所知，EEG信号的数量通常要小得多，所以干电极的阻抗可能会妨碍您正确测量它们。 您可能需要输入阻抗较高的输入级，或者您可以尝试使用湿电极来降低触点阻抗。 ADS1299输入阻抗约为500m，启用了导联断开电流源。
    7. 如果启用SRB1，所有通道负极输入(INxN)将从其各自的引脚内部断开。 然后，SRB1上的参考信号将在内部路由至每个信道。
    8. 与#7相关，您将无法将参考信号连接到任何负极通道输入(即 IN2N)并将其直接路由到SRB1和所有其他负信道输入。 我能看到的唯一相似的方法是，如果您在SRB1和SRB2之间存在外部短路，您可以选择一个正信道输入(即 IN2P)，将其路由到CH2SET[3]=1的SRB2，然后将SRB2短接至SRB1。 然后，您可以将SRB1路由到所有其它通道INxN输入。 但是，在该情况下，通道2将始终测量0 V。

    此致，

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    TI__Guru**** 2585275 points
    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。

    您好，Ryan：

    首先，感谢您的详细回答。 如果您不介意，我有一些跟进问题：

    1)我们确实使用了模拟器(http://www.netech.org/Products/details/330-EEG-Simulator_71 )来测试信号链，不仅是采集本身，还包括滤波器和FFT。 一切正常，直到10uVpp正弦波。 无论频率(2，5或60Hz)如何，这种正弦波都是真正失真的。 30和50uVpp正弦波也会变形，但您仍然可以知道它是正弦波。 从您的回答来看，我想这意味着输入筛选器没有任何问题，对吗？

    2)电流设置是一个4.99k电阻器，带有2.2nF电容器，具有14kHz切断频率。 因为我们只对1-80Hz频段感兴趣，所以这不仅仅是好，对吗？

    3)这是我们将要进行的测试。 这些值应该与数据表匹配，对吗？ 因此，对于24增益和1kS/s，我们应该具有1.97uVpp的噪声对吗？ (数据表的表4)。

    4)我们尝试使用交流导联脱落检测，但是当我们使用6nA范围时，输出浮动太多。 我们要做的是在滤波器之前对信号应用FFT，然后将箱的PSD相加约250 Hz (我们使用1kS/s)。 有趣的是，具有最高值的容器始终为256，而不是预期的250 (这将验证我们选择的每个当前范围)。 然后，我们将结果除以已知电流并获得阻抗值。 在24uA时，我们可以很好地计算固定电阻器的值，但不能过高(很难区分100k和1M)。 当我们使用6nA范围时，该值会保持上下浮动。 但是，我们注意到，当电阻器添加到电路时，我们无法确定其值。 您对此有什么建议吗？ 如果不是，我们将仅使用24uA电流范围进行初始设置，当所有导联都显示合理值时，我们将关闭交流导联脱落检测并继续捕获EEG。

    5)"正确"可能是此处的关键字。 什么被认为是正确的？ 我们甚至没有考虑过滤器的相位输出，这是否重要？

    6)干式电极与有源电路一起工作，该电路基本上是具有高输入阻抗的后续电路中的运算放大器。 该电路已通过模拟器验证。 但是，EMG信号是通过无源电极捕获的，与Bitalino使用的电极相同。 确保电极接触良好的唯一方法是测量正确的阻抗？

    7)和8)我们应该能够弄清楚这一点，但感谢您的澄清。 因此，SRB1上的单个筛选器就足够了。 但有趣的是，有时我们在使用SRB1引脚时无法测量任何内容，不知道原因。

    底线，我们必须测量噪音。 您是否有一个实际足以克服EEG信号的噪音数字？ 我们正在尝试测量 α 波，这是我们可以测量的最强的波来验证电路，但我们仍然没有测量任何东西。 是噪音问题还是电极问题？

    谢谢！

    路易斯

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    TI__Guru**** 2585275 points
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    您好，Luis，

    1. 我想您提到的失真只是噪音？ 您能否通过示波器和平均多次采集来测量ADC输入，以验证正弦波是否正确进入？ 如果是，则ADC输出只是受到系统中噪音的影响。
    2. 是的，我同意14kHz低通滤波器可能足够。 您可以进一步降低截止值，比如1.4kHz。 ADC调制器在FMod = 1.024MHz时采样。 图31显示数字滤波器响应在多个闪存模块处重复。 此范围内的噪声将以别名返回过滤器的带。 14千赫的单极RC滤波器在闪存模块上将几乎达到-40dB。 将截止值移至1.4kHz将使带外噪声的衰减增加到几乎-60dB。 信噪比的改善可能微不足道，但我也想指出这种影响。
    3. 我不希望结果与数据表规格完全匹配，但它们应该相对接近。 请记住，您的滤波器电阻器和电缆会产生额外的环境噪声和热噪声。
    4. 您可以尝试为FFT获取更多2^n积分。 这将使您的箱尺寸更小，并且更有可能使您的基本物围绕正确的箱体居中。 无论采用哪种方法，将PSD放在基体左/右的几个容器中都应避免任何计算错误。 您试过6uA系列是否成功？ 您是否持续监控导联连接状态取决于您，但在您进行测量并定期检查时，我看不到禁用导联连接的任何问题。
    5. 我所指的更多是使用BIANSE_SENSx开关的共模信号派生。 这些开关将各自的PGAxP和PGAxN输出连接到偏置放大器的反向输入，以导出测量电极上显示的平均共模信号。 有关示例，请参见图72。 有些客户忘记感应电极共模电压，因此他们最终在BIASOUT上驱动纯直流电压。 您选择感应哪个电极由您决定，但请注意偏置输出的增益将由[ RF /(220||220k ||...)设置 ]。
    6. 已理解。 我听说过其他类型的有源电极(即 Plessey传感器)，客户用于在源处增强信号并提供高输入阻抗。 要确定无源电极的触点质量，测量导联的阻抗是一种方法。
    7. 我没有一个直接的噪音目标可供您使用。 这应根据系统所需的动态范围(即最大和最小测量信号的比率)进行计算。 我不知道 α 波的预期振幅是什么，也不知道它根据测量位置的不同而有多大变化。 但是，较高的电极阻抗会减弱您的输入信号，因此您的动态范围要求可能比您想象的要大。 很抱歉，我无法给出更明确的答案。

    此致，

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    TI__Guru**** 2585275 points
    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。

    您好，Ryan：

    1)是的，我所说的失真是噪音。 看起来有两个正弦波在彼此的顶部。 也许，最可能的是，50Hz的噪音干扰了信号。 明天我会给你一个屏幕截图。 遗憾的是，我们没有一个可以在UV范围内测量的范围。 为了检查模拟器的输出，我们必须制作一个具有一定增益的电路，以便将其馈入示波器。

    2)如有必要，我们将进行必要的调整。

    3)我知道我们不会获得数据表上指出的最低噪音，但如果我们收到50多个紫外线噪音，那就不好了，对吗？

    4) 6uA范围也可以工作，但当电阻值较高时，确定电阻值仍然有点困难。 24nA和6nA范围是浮动较大的范围，但如果等待大约5分钟，则值看起来会达到上限，之后相对稳定。 我们看到的是，只有6nA范围可以使用，因为它不会放大EEG信号，对吗？

    5)这是我的另一个问题。 关于BIANS_SENSN，使用SRB1时，我们是将每个负输入都连接到BIAS SENSE还是一个足够的负输入？ 如果我们将每N个输入短接在一起，我们是否只需要一个连接到电极的低通滤波器？ 那么，我们在偏倚感应上使用什么？ 我假设在这两种情况下，所有的积极输入都与偏倚感有关。

    6)可能给电极本身添加一些增益并不是那么糟糕，但它也会放大噪音。 在这种情况下，是否可以使用任何用于UV信号的低噪声放大器？ 类似于ADS1299的前端？

    感谢您的参与，

    路易斯