[参考译文] ADS1293：增益问题和设计问题-模拟和数字滤波- 2导联动态心电图通过 IEC 60601-2-47

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https://e2e.ti.com/support/data-converters-group/data-converters/f/data-converters-forum/1420822/ads1293-gain-issue-and-design-question---analog-and-digital-filtration---2-lead-holter-to-pass-iec-60601-2-47

器件型号：ADS1293

工具与软件：

嗨！

我在 ADS1293器件上遇到增益精度问题、其中我看到 ADS 输出上的输入信号偏移约为15-17%。

我们拥有电池供电的 Holter 设备、可通过2导联3电极配置(IN1 = RA、IN2 = LA、IN3 = LL)记录 ECG 数据。

我们使用两个通道、配置为：

INA_CH1 = LA-RA

INA_CH2 = LL-RA。

CMDET 启用、将三者置于中、并通过10k Ω 电阻器将其通过 CMOUT 路由至 RLDINV、通过1M Ω 电阻器将其路由至 RLDOUT。 RLDOUT 在 PCB 上通过三个分立10M Ω 电阻器和150pF 电容器布线到三个引线。

我们在 SW 中有一个一阶高通巴特沃斯滤波器、我可以尽可能对其启用/禁用和编辑。 PCB 设计大致设置了、如有必要、我们可以更改一些值。我们需要符合 IEC 60601-2-47、其中增益精度的通过标准为10%。

问题： 当我从信号发生器向 ADS 发送已知输入信号时、与输入相比、测量的输出得到了大约15-17%的偏移、并且都启用和禁用了数字滤波器。输入是一个振幅为2mV-10mV 的100ms 脉冲。什么会导致该恒定增益变化？

1 年多前

0 admin 1 年多前

TI__Guru**** 2387060 points

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尊敬的 Pontus：

感谢您发帖。您是否想分享完整的寄存器设置以及原理图中显示相关输入和 RLD 电路的 ADS1293部分？

此致、

Ryan

0 admin 1 年多前

TI__Guru**** 2387060 points

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Ryan、您好！

感谢您的快速回复。

下面是原理图的相关部分、并附有一些备注：

1.在输入端、左下方是用于 ESD 保护的 TVS 二极管。

2.在输入端,有100欧姆的串联电阻,在新的设计中(以上未测量),每根引线都有额外的100k 串联电阻。

3.可以看到 RLD 以及与输入端的连接。

我提供了下面的简化方框图：

这是我当前设置为将输出置于24位测量值中间的软件部分(也测试了将幻数更改为0x800000)：

这是完整的寄存器设置：

ads1293_regdata_t ads_configuration_267hz[]= 
｛ 
｛TI_ADS1293_FLEX_CH1_CN_REG、0x11｝、 
｛TI_ADS1293_FLEX_CH2_CN_REG、0x19｝、 
｛TI_ADS1293_CMDET_EN_REG、0x07｝、 
｛TI_ADS1293_OSC_CN_REG、0x04｝、 
｛TI_ADS1293_AFE_RES_REG、0x00｝、 
｛TI_ADS1293_R2_RATE_REG、0x08｝、 
｛TI_ADS1293_R3_ratE1_REG、0x08｝、 
｛TI_ADS1293_R3_Rate2_REG、0x08｝、 
｛TI_ADS1293_DRDYB_SRC_REG、0x08｝、 
｛TI_ADS1293_CH_CNFG_REG、0x30｝ 
}； 

然后、对于启动转换、我调用：

ads1293_write_reg(TI_ADS1293_CONFIG_REG, 0x01);

如果我应该尝试其他方法、请告诉我。

祝你一切顺利！

Pontus

0 admin 1 年多前

TI__Guru**** 2387060 points

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谢谢、Pontus。所有电阻值是否都具有1%的容差？您能否尝试将其降低到0.1%并尽可能减小电容器容差？

您是否可以尝试移除电容器并重新测试？

此致、

Ryan

0 admin 1 年多前

TI__Guru**** 2387060 points

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电阻值确实为1%、我们使用以下元件：用于 R22的 RC0402FR-07100RL、R23和 R24。容差对于 RLDOUT (R26、R33和 R38)和 CMOUT (R14、R15)是否也很重要？

为了实现最小的电阻器容差、更改 C5、C35和 C36是否足够？

遗憾的是、拆卸盖子的工具和空间有点有限。还有其他建议要尝试吗？

0 admin 1 年多前

TI__Guru**** 2387060 points

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您一般对寄存器设置和配置有什么看法？

0 admin 1 年多前

TI__Guru**** 2387060 points

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尊敬的 Pontus：

RLD 和 CM 电路的电阻器容差不太重要、因为这些信号对患者而言变得很常见。低容差的重要性主要在于输入信号路径上、在该路径中、共模噪声可能会由于元件不匹配而成为差分噪声。

我将在下周早些时候介绍一下寄存器设置。

此致、

Ryan

0 admin 1 年多前

TI__Guru**** 2387060 points

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非常感谢您有关电阻和电容容差的输入。

我已经使用 Fluke Pro SIM 2运行了几个额外的实验、我很惊讶地看到相同的结果。存在增益差异、但我不确定我尚未尝试的众多振幅上的增益是否相同。

对于 ADS 1293、它具有恒定增益3.5。我将为其提供3.3伏的 VDD。我是否需要先对转换后的广告值进行缩放、然后才能使用它们？

0 admin 1 年多前

TI__Guru**** 2387060 points

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目前、这是我在 DRDY 之后所执行的操作：

// 0。获取数据

uint8_t rx_buff[7]；

ads1293_read_ECG (rx_buff)；

// 1. 归一化数据

int32_t data_i =(int32_t)(((rx_buff[1]<< 16)|(rx_buff[2]<< 8)|(rx_buff[3]))- 0x798000)；

int32_t data_ii =(int32_t)(((rx_buff[4]<< 16)|(rx_buff[5]<< 8)|(rx_buff[6])- 0x798000)；

// 2. 效率

浮点 LEAD_IT = DSP_HPF_I (DATA_I)；

float lead_iit = DSP_HPF_II (data_ii)；

// 3. 更改为16位范围

int16_t LEAD_I =(int16_t)(LEAD_IT/8)；

int16_t lead_ii =(int16_t)(lead_iit/8)；

没有相对于增益、Vref 或 VDD 进行数据调节。是这样吗？

0 admin 1 年多前

TI__Guru**** 2387060 points

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尊敬的 Pontus：

ADC 输出代码的计算包括3.5V/V 的固定增益因此、您必须重新排列以下公式来计算 INA 输入端的差分电压：

如您所见、输出代码仅随差分输入电压和提供的基准电压而变化。 VDD 未包含在 ADC 传递函数中。

此致、

Ryan

0 admin 11 个月前

TI__Guru**** 2387060 points

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Hej Ryan、

感谢您的答复。

因此、如果我正确理解您和数据表、我可以将其改写为以下内容：

或者会与

应将 ADC max 设置为什么？我在低分辨率下运行它、所以我把数据表解释为17.8位的分辨率、虽然 ADC 是24位、这是正确的：

根据 ADC 最大值、我可以编写以下代码：

    float V_ref = 2.4f;
    float gain = 3.5f;
    uint32_t ADC_max = 16777215; // 24-bit max value

    // Calculate lead_i
    float lead_i = (2 * V_ref / gain) * (((float)ADC_max / (float)data_i) - 0.5f);
    
    // Calculate lead_ii
    float lead_ii = (2 * V_ref / gain) * (((float)ADC_max / (float)data_ii) - 0.5f);

***编辑2024年10月16日：我的回复被截断、缺少所有方程式。****

0 admin 11 个月前

TI__Guru**** 2387060 points

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尊敬的 Pontus：

ADC 输出公式的重新排列看起来是正确的。

ADC_max 取决于数字滤波器的配置。 ECG 通道的最大值为24位、PACE 通道的最大值为16位。请参阅数据表中的表8至11。

此致、

Ryan

0 admin 11 个月前

TI__Guru**** 2387060 points

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太好了、感谢 Ryan。

我明天将测试此设置。

否则、您是否对寄存器设置有任何输入？

祝你一切顺利！

Pontus

数据转换器（参考译文帖）

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