[参考译文] ADS1298：使用 ADS1298检测起搏器电路

您好、Ahmed、

感谢您的更新。

数据表仅为起搏信号放大器提供了典型的20uVrms 噪声、并且没有最小/最大规格、因此这很容易在测试器件的+/-一个标准偏差内发生变化。

您是否测试完全相同的电极输入以比较 PACEE 与 PACEO 通道？ 我将在每个起搏信号通道上测试相同的电极对、每次测试一个。

"没有数字滤波器"的具体含义是什么？ 您不能绕过 ADS1261中的数字滤波器。 可能需要额外的滤波来平均奇数和偶数步速通道的噪声。

此致、

尊敬的 Ryan：

我们尝试使用 RA 电极、正如原理图中所述、该电极连接到偶数通道和奇数通道、结果与主要主题中所述相同、而且使用其他通道时也会出现此问题。

但我有一个更新、在频域中对这些捕获的信号进行转换后、噪声的频率在50Hz 及其谐波范围上可用、在4kHz 范围内可用、 但是、正如数据表中所述、我们知道4K 来自 WCT 放大器的斩波频率、因此问题仍然出在50Hz 的频率及其谐波上。

奇数通道50Hz 频率上的噪声级别大于偶数通道(约为)的噪声级别。  

但是、在尝试断开电路板和仿真器的电源连接后、我们可以消除奇数通道上70%的噪声、但它仍然出现在奇数通道上。

您是否知道摆脱50Hz 频率的最佳方法是什么？

我的意思是说"无数字滤波器"、我们不在一侧使用任何数字滤波器、而是在不使用任何数字滤波器的情况下捕获/绘制为 STOP_OUT 引脚导出的信号。

另外、对于胸导联、起搏信号检测的 IEC 标准是指单独检测每个导联的起搏信号、因此我们需要检测 V1至 V6胸导联的起搏信号。

如原理图所示、V1和 WCT 连接到通道8、V6和 WCT 连接到通道7、因此我们针对通道6和7调整了 PACEE 和 PACEO、我们可以通过这种方式捕获起搏器信号、 但在这种情况下、50Hz 的频率在偶数通道上的频率也比奇数通道更高。

您是否知道出现这些频率的主要原因？ 或者、您是否有删除它们的建议？

您好、Ahmed、

我知道 RA 在 IN2N 和 IN3N 之间共享。 但是、每个通道的正电极不同：IN2P 连接到 LA、IN3P 连接到 LL。 为了比较 PACEE 和 PACEO 通道、您需要将两个相同的电极连接到每个通道：首先、连接到偶数通道、然后连接到奇数通道、并观察信号和噪声振幅的差异。

了解这种噪声的性质通常为 n*50 Hz 非常有用。 我怀疑限制来自信号路径中的 CMRR。 ECG 应用中 CMRR 下降的大部分原因是信号链组件(即无源 R-C 滤波器)不匹配以及电极接触阻抗的差异。 每个通道上的 PGA 不会消除任何共模信号；实际上、它们直接通过共模。 但是、PACE 放大器在执行差分到单端转换时应消除大部分共模噪声。 PACEE 和 PACEO 放大器电路之间可能存在一些轻微的阻抗差异、从而导致较差的 CMRR。 我必须与设计人员讨论这一点、以了解 PACE 电路的匹配程度。

降低和最小化50Hz 噪声的最佳方法是在源极(即在人体上)抑制该噪声。 这主要是通过最大化 RLD 环路的增益和选择容差极低的信号链组件来实现的。 您还可以通过屏蔽 ECG 电缆和 PCB 并将屏蔽件驱动至与人体相同的共模来减少耦合。

此致、

尊敬的 Ryan、

在从寄存器中选择 Vs 的两个通道 V1 (偶数)和 V5 (奇数)并绘制信号之后、我有一个更新  

下图以蓝色显示了偶数 V (700mV - 2ms)信号，以红色显示了偶数 LA (2mV - 0.1ms)信号。

下图显示了红色的奇数 V (700mV - 2ms)信号与蓝色的奇数 LL (2mV - 0.1ms)信号。

下图显示 了蓝色的偶数 LA (2mV - 0.1ms)信号与红色的奇数 LL (2mV - 0.1ms)信号。

您可以看到、与奇数波形的信号相比、从偶数 V (700mV)导出的信号振幅问题非常小、 这就是为什么我们不能在小范围内获得任何起搏器信号的原因、因为它的输出与其他信号相比非常小、并且这个问题在来自奇数通道或任何肢体导联的信号上不可用。

我仍在寻找与起搏信号放大器相关的问题的答案、输出或配置是否有差异？ 数据表显示它们之间没有问题、但在其上执行测试显示了这些差异。

此外、为了消除任何混乱、我们使用 SECG 4.0 Whalteq 仿真器来导出这些信号、因为它能够选择单个通道(导联)来执行 IEC 所述的所需测试。

期待您的回复。

您好、Ahmed、

感谢您的更新。

最初这个问题是关于两个 PACE 放大器之间的噪声性能差异。 为此、我们的设计团队运行了一些 CMRR 仿真、以分析 CMRR 性能的分布。 仅基于 Cadence SPICE 仿真、PACE 放大器的平均 CMRR 约为76dB (由于0.4V/V 放大器增益、为84dB - 8dB)。 展频约为+/- 20dB (峰峰值)。 因此、数据表中0.1%的电阻器容差实际上更接近最坏情况、而不是预期的典型值(0.1%=-60dB)。 由此我们可以得出结论、仅给定 PACE 通道的 CMRR 就预计会接近76dB、但由于传播的原因、一个器件中的两个放大器之间可能存在明显的差异。 我们尚未确定性能差异是否以任何方式是系统性的(即通道 A ->占位 X 始终比通道 B ->占位)。

我没有 Walteq 仿真器、但我有一个具有起搏器功能的 Fluke medSim 300b。 我可以尝试在 EVM 上重现此测试设置。 您能否分享用于这些测试的完整 ADC 寄存器设置？ 每项测试的 PACE 寄存器设置将发生变化、但其余的设置应保持一致。 此外、请确认我对电极输入和步速振幅的理解是否正确：

图1：

• • (蓝色)"偶数 V"=连接到 PACEE 放大器的通道8 (V1 - WCT)。  起搏信号为700mV、2ms。 是这样吗？
  • (红色)"偶数 LA"=连接到 PACEE 放大器的通道2 (LA - RA)。  起搏信号为2mV、0.1ms。  是这样吗？

图2：

• • (红色)"ODD V" =连接到 PACEO 放大器的通道1 (V5 - WCT)。  起搏信号为700mV、2ms。  是这样吗？
  • (蓝色)"ODD LL"=到 PACEO 放大器的通道3 (LL - RA)。  起搏信号为2mV、0.1ms。  是这样吗？

图3：

• • (蓝色)"偶数 LA"= 连接到 PACEE 放大器的通道2 (LA - RA)。  起搏信号为2mV、0.1ms。  是这样吗？  是这样吗？
  • (红色)"ODD LL"=连接到 PACEO 放大器的通道3 (LL - RA)。 起搏信号为2mV、0.1ms。  是这样吗？

此致、

尊敬的 Ryan 先生：  

感谢您的快速回复、  

关于您的第一部分、我很抱歉、但我没有得到结论、这是否意味着其中一个放大器的噪声比另一个放大器高？ 我不太对。

关于第二部分、是的、您得到了正确的数字、配置如下：

• 起搏信号寄存  器的值(0x1D)配置为在通道8和5上获得起搏信号、而在值(0x03)配置为在通道2和3上获得起搏信号。

• 所有 CHnSET 寄存器都设置为(0x00)
  • 正常工作、
  • PGA 增益为6
  • 正常电极输入

• CONFIG1 设置为(0x86)
  • 500SPS 高分辨率模式
  • DAISY 引脚接地。
  • 内部振荡器时钟被禁用

• CONFIG2设置为(0x02)
  • 不使用测试信号。
  • WCT 斩波方案是可变的。

• CONFIG3设置为 (0xEE - 0b11101110)
  • RLD 已连接。
  • RLD 感测被启用。
  • RLD 缓冲器被启用。
  • RLD 信号在内部生成。
  • 基准电压为4V。
  • 启用输入参考缓冲区。

• CONFIG4被设置为 (0x02)
  • 启用导联脱落比较器。
  • WCT 到 RLD 的连接已关闭。
  • 连续模式。
  • 无呼吸可用。

• WCT1设置为(0x0B)
  • 通道2负输入连接到 RA、它通过硬件连接到通道3负输入。
  • WCTA 已通电。

• WCT2设置为(0xD4)
  • 通道2正输入连接到 LA。
  • 通道3正输入连接到 LL。
  • WCTB 和 WCTC 已通电。

另外、在选择正起搏器信号时、我还有关于输入起搏器脉冲极性的问题

• LA、脉冲为正。
• LL、脉冲为负。
• RA、脉冲为负。
• 奇数 V、脉冲为正。

脉冲的极性是否与起搏信号引脚的输出或 ADC 的通道相关、或两者都相关？

让我以另一种形式提出问题、当选择 LA 时、它连接到偶数通道的正差分部分、并从正 PACE 放大器的输出中捕获、它是一个正脉冲、当选择 LL 时、反之亦然、 但是、为什么输出与 RA 不同、VS 连接到奇数通道？

这里的另一个问题是、关于按照 IEC 60601-2-25/27/47中的规定执行测试、起搏器是从单个导联中捕获的、所有其他导线都必须连接到 RL。

期待您的回复、如果我在配置中出现问题、请纠正我的问题。

您好、Ahmed、

CMRR 仿真的要点是、共模噪声可能会因 CMRR 的变化而成为 PACE 放大器输出端的差分噪声。 我们没有一个确切的结论认为一个 PACE 放大器的噪声比其他放大器的噪声更大。

您的寄存器设置存在与您之前的帖子冲突的差异。 之前、您的图表明您正在测量   PACEE 放大器的"偶数 V"=通道8 (V1 - WCT)、 以及 PACEO   放大器的"奇数 V"=通道1 (V5 - WCT)。 这需要将 PACE 寄存器(15h)编程为 0x19 来选择通道8和通道1。

[引用用户="Ahmed Sabry"]

另外、在选择正起搏器信号时、我还有关于输入起搏器脉冲极性的问题

• LA、脉冲为正。
• LL、脉冲为负。
• RA、脉冲为负。
• 奇数 V、脉冲为正。

[/报价]

PGA 由 INA 配置中的两个同相放大器组成、因此器件上的每个输入引脚(INxP 和 INxN)连接到放大器的同相输入。 对于 INxP 输入、PGA 的输出连接到 PACE 放大器的同相输入。  对于 INxN 输入、PGA 的输出连接到 PACE 放大器的反相输入。 差分 PGA 输出(由 ADC 测量)和单端 PACE 输出之间的信号符号不应存在差异。

请记住、您选择 的是连接 至 PACE 放大器的整个通道-也就是说、您不能选择"仅 LA"或"仅 RA"。 当您选择 LA 时、您也会选择 RA、并且 PACEE 放大器输出将为(LA - RA) x PGA 增益 x PACE 增益+ 1/2 Vs。

此致、