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高精度生物电监测解决方案:TI ADS1299芯片深度剖析

高精度生物电监测解决方案:TI ADS1299芯片深度剖析 集成电路大数据平台
2025-05-28
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导读:本期是平台君和您分享的第248期内容在现代医疗电子和生理信号监测领域,高精度生物电信号采集技术发挥着关键作用。
本期是平台君和您分享的第248期内容
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在现代医疗电子和生理信号监测领域,高精度生物电信号采集技术发挥着关键作用。德州仪器(TI)推出的ADS1299系列芯片作为一款专为生物电位测量设计的24位模数转换器(ADC),已成为医疗设备制造商和科研人员的首选方案。这款芯片在脑电图(EEG)、心电图(ECG)肌电图(EMG)等应用中展现出独特优势,为现代医疗诊断和生理监测提供了可靠的技术支持。

Core technical advantages

01核心技术优势


ADS1299👈的核心技术优势在于其卓越的低噪声性能(0.5-150Hz带宽下仅1.0μVpp)和真正的8通道同步采样能力。这两项特性使其能精准捕获微弱生物信号(脑电10-100μV/心电1-2mV),并消除多通道采集的相位延迟问题,为医疗诊断提供高保真数据基础。

健康监测手环图源:网络
在集成度方面,芯片内部集成了可编程增益放大器(PGA),提供1至12倍的可选增益范围。内置的高精度基准电压源和振荡器进一步减少了对外部元件的依赖。特别值得一提的是其导联脱落检测功能,可以实时监测电极连接状态,大大提升了医疗设备使用的安全性和可靠性。
智能健康检测仪(图源:网络)
从功耗角度来看,ADS1299在250SPS采样率下,单通道功耗仅0.75mW,这种低功耗特性使其非常适用于需要长时间连续监测的应用场景。同时,芯片具有-115dB的高共模抑制比(CMRR),能有效抑制50Hz/60Hz的工频干扰,确保采集到的生物电信号具有很高的纯净度。

Typical application

02典型应用场景

在实际应用方面,ADS1299👈展现了广泛的适用性,应用于多导联心电图机、脑电图仪等专业设备。与传统的分立式方案或其他集成ADC相比,其在通道数量、噪声性能、同步性和功耗等方面都具有明显优势。8通道的集成度大大减少了系统复杂度,1.0μVpp的噪声水平为微弱信号检测提供了可能,完美的通道同步性解决了时序对齐问题,而每通道仅0.75mW的功耗则满足了便携式设备的节能需求。
智能心电衣(图源:网络

Chip Details

03芯片细节鉴赏

在电源管理架构方面,ADS1299👈采用多电源域设计,将模拟电源和数字电源分离,有效降低了数字电路对模拟信号的干扰。同时,芯片支持低功耗模式切换,在待机状态下功耗可进一步降低,这种精细化的电源管理策略使其在可穿戴设备等对功耗敏感的场景中表现出色。
值得关注的是其数字接口设计,支持 SPI 和 DRDY(数据就绪)信号,便于与微控制器或 FPGA 进行高速数据传输和实时控制。这种灵活的接口设计使得ADS1299能够轻松集成到各种不同的系统架构中,满足医疗设备和科研系统的多样化设计需求。

芯片功能框图(图源:芯片规格书)
ADS1299顶层概貌(图源:IPBrain平台)
ADS1299 Logo(图源:IPBrain平台)

ADS1299部分三极管(图源:IPBrain平台)


Future development

04未来发展趋势

综合来看,ADS1299👈代表了当前生物电信号采集技术的先进水平,其优异的性能指标和高度集成的设计使其成为医疗电子和生理监测领域的理想选择。随着医疗电子技术的不断进步和个性化医疗需求的增长,这种高性能的生物电信号采集芯片将在精准医疗和健康管理领域发挥越来越重要的作用。

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