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[参考译文] ADS1299:降低噪声

Guru**** 2543210 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/1113630/ads1299-reduction-of-noise

器件型号:ADS1299

大家好、

对于 EEG 测量、来自商用电源的50Hz / 60Hz 噪声会叠加在电极电缆上。
是否有任何方法可以降低噪声?

此致、
Tom Liu

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    您好!

    1. 请问为 ADS1299供电的电源是什么? 它 是否正确接地和屏蔽? 它是否有一些进口滤清器或铁氧体磁珠(芯片)?  

     客户是否在 PCBA 的其他部件上发现50Hz / 60Hz 噪声?

     建议和注释首先确保电源干净、例如 ADS1299 EVM 用户指南建议使用电池电源来查看电源是否有所改进/有所帮助。

    2. 请问信号源是什么? 信号源是否干净/没有50Hz / 60Hz 噪声?
       客户能否进行一些外部和/或内部短路测试、以查看是否仍然存在50Hz/60Hz 噪声和/或幅度差异?

    3.它是否使用干净的线性稳压器? 客户是否尝试遵循 ADS1299评估套件/boar (EVM)的设计?  

      例如、在 ADS1299EVM 用户指南第51页中、有许多具有差分电容器的低通滤波器。

    4.客户是否使用 BIASOUT 功能来抑制共模噪声。

    谢谢、

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    您好、杨

    您有基本的误解。 问题与 ADS1299的电源不同。 50Hz 和60Hz 噪声来自 AC100V 电力线、而 EEG 设备的电缆拾取了50Hz/60Hz。 我们无法忽略此噪声来测量 EEG 信号。 因此、ADS1299应具有数字滤波器、以抑制超过40dB 的此类噪声。 我想知道 ADS 有这样的功能。 如果困难,请告诉我其他措施。

    此致、
    Tom Liu

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    ADS1299数据表

    第页25~26第9.3.2.1节数字抽取滤波器

    数字滤波器接收调制器输出并抽取数据流。 来调节的量
    滤波、可以在分辨率和数据速率之间进行权衡:滤波器更多以获得更高的分辨率、滤波器更少
    更高的数据速率。 较高的数据速率通常用于 EEG 应用中的交流导联脱落检测。
    每个通道上的数字滤波器由一个三阶正弦滤波器组成。 正弦滤波器抽取率可以是
    由 CONFIG1寄存器中的 DR 位进行调整(有关详细信息、请参阅寄存器映射部分)。 此设置为
    影响所有通道的全局设置、因此、所有通道在器件中以相同的数据速率运行。

    Sinc 滤波器具有以输出数据速率及其倍数出现的陷波(或零点)。 进行了比较
    滤波器具有无限衰减。

    客户可能希望尝试不同的数据速率(配置寄存器 DR[2:0]位)以查看其是否有所改进。

    除此之外 、第 页66~69第10.2.2节详细设计流程建议如下:

    无源组件 RFilt 和 CFilt 构成低通滤波器。 通常、建议使用来形成滤波器
    一个差分电容 CFIlt、用于分流输入、而不是电容分流到的单个 RC 滤波器
    接地。 因此、差分电容器配置显著改善了共模抑制
    方法消除了对组件不匹配的依赖。


    由于 Δ-Σ、滤波器的截止频率可以远高于 ADC 的数据速率
    ADC 滤波器抽取拓扑。 请注意防止数字的第一次重复出现混叠
    Fmod 处的抽取滤波器响应。 假设 fCLK 为2.048MHz、Fmod = 1.024MHz。 RFilt 的值有一个
    医疗电子产品技术标准设定的最低要求。 必须设置电容器值以排列
    适当的截止频率。

    集成偏置放大器在具有 ADS1299的 EEG 数据采集系统中有两个用途。 。
    偏置放大器提供偏置电压、当施加到患者身上时、该电压可保持测量电极
    ADS1299电源轨内的共模电压。 这种情况允许直流耦合。 此外、偏置也是如此
    放大器可配置为向患者提供负共模反馈以消除不必要的情况
    出现在电极上的共模信号。 由于生物电势、此功能特别有用
    众所周知、采集系统容易受到市电频率共模干扰。

    如果 测量设置是不带屏蔽的单端配置、则测量设置受限制
    严重的电源干扰。 需要 使用数字低通滤波器来消除干扰。

    因此、客户可能会考虑设计数字滤波器来抑制50/60Hz 主频率/对其进行陷波。

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    您好、杨

    感谢您的建议。
    我是否可以理解您的结论:我应该使用 SINC 滤波器具有陷波(或零)?
    实际上、Sinc 滤波器具有此类功能、我可以在图27 Sinc 滤波器频率响应中看到它。
    1) 1)作为背景、输入噪声必须低于3uVpp、因此表2中的数据速率为250、500或1000。
    2)当 fin/FDR =1 (DR=250SPS)时、陷波频率变为250Hz。 0f 50Hz/60Hz 的衰减仅为图27中的-10 dB。 此外、对于 EEG 使用、截止频率必须大于40Hz。
    请告诉我将陷波频率设置为50Hz 或60Hz 的寄存器

    此致、
    Tom Liu

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    您好、Tom、

    数字滤波器集成在器件中并自动应用于。 客户可以根据  CONFIG1寄存器 DR[2:0]位设置调整滤波器的不同频率响应(如数据表第26页所示);这是客户可能希望测试、收集数据、研究、分析、验证和验证的内容、 和调优-

    除此之外 、第 66~69页第10.2.2节详细设计流程建议 使用 无源组件 RFilt 和 CFilt 构成低通滤波器。 一般而言、建议使用一个差分电容 CFIlt 来分流输入、而不是使用电容分流到的单个 RC 滤波器来形成滤波器
    接地。 差分电容器配置显著改善了共模抑制、因为这种方法消除了对元件失配的依赖。

     

    客户的屏蔽如何? 如果产品未由电池供电、客户可能希望改进其屏蔽方法或技术、以减少/抑制50/60主要干扰。  

    因此、客户可能还需要考虑设计自己的数字滤波器来抑制/消除50/60Hz 主要干扰。

    谢谢。

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    您好、杨

    感谢您的建议。
    但是、答案始终不易理解。 我很高兴你和其他成员能作出合理的答复。
    总之、我了解除了 ADS1299之外、我还需要另一个数字滤波器来降低50Hz/60Hz 噪声。 正确吗?
    此外、请向我展示差分电容器配置的原理图。
    我们的 EEG 传感器通过电池供电、但传感器电缆会拾取商业50Hz / 60Hz 电源噪声。

    此致、
    Tom Liu

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    您好、Tom、

    如果建议的解决方案仍然无法很好地解决主要干扰、是的、客户可能需要另一个数字滤波器来降低50/60Hz 噪声。

    此外、客户是否使用偏置放大器和 BIASOUT? 这是抑制共模噪声的方法之一。

    数据表 第页 66~69第10.2.2节中介绍了差分电容器配置的建议原理图、如上所述、其中包含屏幕截图的详细设计过程。

    ADS1299 EVM 用户指南第51页还提供/显示了差分电容器的参考设计。

    请检查并确保传感器电缆也具有良好的屏蔽。