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[参考译文] ADS1299:接触阻抗测量中的误差

Guru**** 2584565 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/885449/ads1299-errors-in-contact-impedance-measurement

器件型号:ADS1299

我尝试使用 ADS1299的交流导联功能来测量电极接触阻抗/皮肤电导。 前面 的论坛帖子 指出、在各种阻抗中、精度应该是合理的(最大20%)。 通过对传入数据流(250Hz 采样率、增益= 24)进行 FFT (校正的 Flattop 窗口、相关采样)并除以6nA 来计算阻抗。 测量频率为31.25Hz 和62.5Hz。  

下图显示了两次测量和两次仿真5个值(1k、4.7K、10k、47k、100k)时的计算误差百分比。 误差是根据所用碳膜电阻器的实际测量电阻计算得出的。

但是、如下面所示、测量中有两个我不理解的关键误差:

1) 1)为什么低阻值电阻的阻抗测量如此不准确? 这对于测量皮肤电导和电极阻抗尤其重要、因为它们通常位于1 10kΩ 范围内。

2) 2)为什么似乎存在频率效应? 具体而言、62.5Hz 频率为什么看起来表现更好、同时还在7.8Hz 和125Hz (在将 fs 提升至500Hz 后)下收集了额外的数据、并且它们的性能分别相当于31.25Hz 和62.5Hz 条件。 这是因为用于生成每个频率的方法不同吗?

3) 3)为什么测量阻抗看起来会影响测量精度? 虽然存在寄生电容、但我想不到任何可能足够大的电容会在低于100Hz 的频率下产生影响。 此外、62.5Hz 频率为什么随着阻抗的增加而出现不同的趋势? 同样、这也是由于31.25Hz 与 FDR/4频率的生成差异造成的?

下面还附加了用于在图中生成仿真布线的仿真。 它们显示了偏置方案(V+和 V-是 ADS1299的输入)、以及根据 Altium 的层叠/原型板测量值计算出的各种寄生电容。 偏置电阻器不匹配基于所用实际电阻器的不匹配。 使用6.4nA 电流源、因为在探测时、6nA 电流源仅产生5.5nA 峰值、6.4nA 电流源似乎实际产生6nA 输出。

  • 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、Edthan、

    感谢您的发帖。

    您是如何获得此模型的? 请记住、我们的导联脱落电流源不使用正弦波激励。 相反、对于交流导联脱落检测、正负电流源只是来回斩波、从而产生方波。

    除了电流源容差本身、还有其他会影响导联脱落阻抗测量的误差源。 使用具有最低电流设置的低电阻器值会导致这些误差源导致最高百分比的误差。

    在 FDR/4下、由于数字滤波器衰减、测量将产生额外的增益误差。 这将解释125Hz 和62.5Hz 提供相似性能结果的原因。 7.8Hz 和31.5Hz 是独立于数据速率生成的。

    我们在下面的文章中讨论了其中的一些错误来源:

    https://www.planetanalogue.com/signal-chain-basics-149-how-to-accurately-measure-electrode-impedance-for-lead-off-detection-in-ecg-systems/#

    此致、

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    我根据我们的原理图布局和接地平面/布线之间的寄生电容构建了该模型。

    方波/正弦波的区别是非常值得了解的、这篇文章中的建议也是如此。 将以24uA 重试测量(最初不是因为功能降低的输入阻抗、但如果我们只是间歇性测量、则无关紧要)、并使用适当的参数重做仿真。

    在测量电路板上的电流源进行校准方面、我并不完全确定如何执行此操作、因为片上的电流源。 它是否只是测量从 VDD/VSS 到输入端的精密电阻器上的电压? 我不确定将引线放在何处以直接使用电流表(除非它实际上位于 VDD/VSS 和输入之间)

    Ethan

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    您好、Edthan、

    请原谅延迟。 您在这方面是否取得了任何进展?

    精密电阻器是校准电流源的一种方法。 由于这些是用于交流和直流激励的相同电流源、因此您只需打开电流源、将其配置为直流导联脱落、并在给定通道的 INxP 和 INxN 之间插入一个电阻器即可。 我首先将多路复用器配置为内部短路、并在使用外部电阻器进行测量之前记录 ADC 通道的直流偏移。

    在交流情况下、数字滤波器衰减会引入固定增益误差、在后处理中也必须考虑该误差。

    此致、