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ADI AD8803:为便携式医疗设备注入“芯”动力

ADI AD8803:为便携式医疗设备注入“芯”动力 集成电路大数据平台
2025-09-17
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导读:便携式生命体征监测设备、ECG/EEG信号调理系统、医疗成像设备校准、输液泵与透析机控制……
本期是平台君和您分享的第329期内容

ADI AD8803基础特性


ADI AD8803👈是一款低功耗、高精度运算放大器,专为嵌入式系统中的信号调理设计。其核心优势包括:

  • 超低失调电压(±50μV)与宽带宽(10MHz),适合处理微弱信号

  • 双电源/单电源灵活供电(2.7V-5.5V单电源或±1.35V-±2.75V双电源),适配多种嵌入式供电方案

  • 8nV/√Hz输入噪声密度,在医疗ECG、工业传感器等场景中确保信号纯净度


典型嵌入式应用场景


  1. 工业传感器接口

    • 4-20mA电流环信号转换,通过外部RC网络实现抗混叠滤波

    • RTD温度传感器桥路放大,利用其120dB共模抑制比消除长线干扰

  2. 医疗设备前端

    • ECG信号链第一级放大,搭配右腿驱动电路提升信噪比

    • 光学血氧探头信号调理,轨至轨输出特性匹配ADC动态范围

  3. 便携式设备节能设计

    • 低功耗模式(1.1mA静态电流)与自动关断功能延长电池寿命


设计实践建议


  • PCB布局要点:缩短反馈路径以降低寄生电容,电源引脚就近放置0.1μF去耦电容

  • 噪声优化技巧:在反相输入端串联小电阻(10-100Ω)抑制高频振荡

  • 级联设计:多级放大时,采用AD8605等互补芯片平衡相位漂移


今天平台君将介绍一款低功耗、高精度运算放大器,专为嵌入式系统中的信号调理设计芯片——AD8803

AD8803 管芯概貌图(图源:IPBrain平台

AD8803 管芯文字图(图源:IPBrain平台

AD8803的管芯尺寸为2.35mm x 1.67mm(不含划片槽),金属层数为2层,特征尺寸为>0.8μm,管芯文字为ADI M 94 640 IZB JA SG TY。


Chip Characteristics

01. 芯片特点

AD8803是一款8位DAC芯片,采用DIP-16/SOIC封装,支持3-Wire接口,具备1.7MS/s采样率和8个独立通道,工作电压范围3V-5V,微分非线性(DNL)和积分非线性(INL)分别低至0.25LSB和0.5LSB,适用于高精度信号处理场景‌。

AD8803功能框图通常包含数字输入接口、参考电压电路、DAC核心模块及输出缓冲级,通过外部参考电压实现稳定转换‌。
AD8803 功能框图(图源:芯片规格书)


AD8803 Floorplan(图源:IPBrain平台)


AD8803 Poly层DAC概貌图(图源:IPBrain平台)



AD8803 典型应用电路图(图源:芯片规格书)

Chip Detail Diagrams

02. 电位计分压器TrimDAC®电路

AD8803是一款8位TrimDAC芯片,采用3-Wire串行接口,支持单电源(+3V至+5V)供电,内置电源关断功能(静态功耗≤25μW),可替代传统机械电位器实现数字式电压微调‌。

其等效电路设计需包含以下核心模块:

数字接口电路‌:SPI兼容的三线制(SCLK/SDI/CS)时序控制逻辑,需匹配MCU的3.3V/5V电平‌;

基准电压电路‌:外接低噪声参考源(如TL431)或直接使用内部基准(AD8803支持VREFL独立设置)‌;

输出缓冲级‌:建议采用轨至轨运放(如OPA2134)增强驱动能力,避免负载波动影响精度‌。

典型应用包括视频设备增益校准、便携式仪器偏置调整等,其等效电路需重点优化电源去耦(推荐10μF钽电容+0.1μF陶瓷电容组合)和数字/模拟地隔离‌。

Equivalent TrimDAC Circuit(图源:芯片规格书)

Application Scenarios

03. 应用场景

AD8803作为一款8位Octal TrimDAC芯片,在医疗设备中主要用于高精度模拟信号微调,其典型应用包括:

1. ‌便携式生命体征监测设备

AD8803的低功耗特性(静态电流≤25μA)和3-Wire串行接口,使其适用于血糖仪、脉搏血氧计等设备的传感器校准和偏置调整。例如,在脉搏血氧计中,通过AD8803可精确调节光电传感器的增益,确保血氧饱和度(SpO₂)和心率测量的准确性‌。

2. ‌ECG/EEG信号调理系统

在脑电图(EEG)和心电图(ECG)设备中,AD8803用于调整前置放大器的参考电压,优化信号链路的动态范围。其±0.5LSB的积分非线性误差可满足医疗级信号采集的精度要求‌

3. ‌医疗成像设备校准

AD8803可用于数字X射线或CT扫描仪的探测器校准,通过数字微调模拟输出,补偿传感器阵列的个体差异,提升图像均匀性‌

4. ‌输液泵与透析机控制

在输注泵或血液透析机中,AD8803通过调节电机驱动电路的基准电压,实现流速的精确控制,符合FDA对医疗设备长期稳定性的要求‌。

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