ADS1291、ADS1292和ADS1292R是多通道、同時(shí)采樣、24位δσ模數(shù)轉(zhuǎn)換器（ADC），內(nèi)置可編程增益放大器（PGA）、內(nèi)部參考和板載振蕩器。

ADS1291、ADS1292和ADS1292R包含了便攜式低功耗醫(yī)療心電圖（ECG）、運(yùn)動(dòng)和健身應(yīng)用中常見的所有功能。
*附件：ads1292r.pdf

憑借高度集成和卓越的性能，ADS1291、ADS1292和ADS1292R使得以顯著降低體積、功耗和整體成本，創(chuàng)建可擴(kuò)展的醫(yī)療儀器系統(tǒng)。

ADS1291、ADS1292和ADS1292R每個(gè)通道都配備了靈活的輸入復(fù)用器，可獨(dú)立連接到內(nèi)部生成的信號，用于測試、溫度和引線檢測。此外，輸入通道的任意配置都可以選擇用于推導(dǎo)右側(cè)驅(qū)動(dòng)（RLD）輸出信號。ADS1291、ADS1292和ADS1292R的數(shù)據(jù)速率最高可達(dá)8千每秒。引線檢測可以在設(shè)備內(nèi)部實(shí)現(xiàn)，使用設(shè)備內(nèi)部的激勵(lì)電流匯或電源。ADS1292R版本包含完全集成的呼吸阻抗測量功能。

這些設(shè)備分別封裝為5毫米×5毫米、32針薄四邊扁平包（TQFP）和4毫米×4毫米、32針無引腳的四邊扁平包（VQFN）。工作溫度規(guī)定為–40°C至+85°C。

特性

• 兩個(gè)低噪聲PGA和兩個(gè)高分辨率ADC
  （ADS1292和ADS1292R）
• 低功耗：335 μW/通道
• 輸入?yún)⒖荚肼暎? μV聚丙烯
  （150 Hz 帶寬，G = 6）
• 輸入偏置電流：200 pA
• 數(shù)據(jù)速率：125 SPS 至 8 kSPS
• CMRR：120 分貝
• 可編程增益：1、2、3、4、6、8 或 12
• 電源：單極或雙極
  • 模擬：2.7 V 至 5.25 V
  • 數(shù)字：1.7 V 至 3.6 V
• 內(nèi)置右腿驅(qū)動(dòng)放大器、導(dǎo)聯(lián)脫落檢測、測試信號
• 集成呼吸阻抗測量 （ADS1292R）
• 內(nèi)置振蕩器和基準(zhǔn)
• 靈活的掉電、待機(jī)模式
• SPI?兼容串行接口
• 工作溫度范圍：–40°C 至 +85°C

參數(shù)

方框圖

ADS129x 系列（含 ADS1291/1292/1292R）是德州儀器（TI）推出的高集成度模擬前端（AFE），核心優(yōu)勢為 24 位高精度、低功耗、專為生物電勢測量優(yōu)化，集成多通道 ADC、可編程增益放大器（PGA）與醫(yī)療專用功能，文檔版本為 SBAS502C，發(fā)布于 2011 年 12 月，2020 年 4 月修訂，適用于心電圖（ECG）、患者監(jiān)護(hù)、健身監(jiān)測等醫(yī)療與健康設(shè)備，提供 32 引腳 TQFP 與 VQFN 封裝，工作溫度范圍 - 40°C 至 85°C。

一、核心參數(shù)與性能特性

1. 基礎(chǔ)規(guī)格

• ADC 性能 ：24 位分辨率，無丟失碼；INL±0.5 LSB（典型），DNL±0.5 LSB（典型）；輸入失調(diào)誤差 ±100 μV，增益誤差 ±0.2% FS（典型）；數(shù)據(jù)速率 125 SPS-8 kSPS，支持多速率可調(diào)。
• 動(dòng)態(tài)與噪聲性能 ：150 Hz 帶寬下輸入?yún)⒖荚肼?8 μVPP；CMRR 120 dB（典型），PSRR 優(yōu)異；SNR、THD 分別達(dá) 117 dB、-104 dB（10 Hz 輸入），通道間串?dāng)_ - 120 dB，抗干擾能力強(qiáng)。
• 接口與控制 ：SPI 兼容串行接口（SCLK 最高 4.096 MHz）；支持連續(xù)轉(zhuǎn)換與單次轉(zhuǎn)換模式；DRDY 引腳指示數(shù)據(jù)就緒，START 引腳實(shí)現(xiàn)多器件同步；2 個(gè)通用 GPIO 引腳，支持自定義功能擴(kuò)展。

2. 供電與功耗

• 供電范圍 ：模擬電源（AVDD）2.7 V-5.25 V，數(shù)字電源（DVDD）1.7 V-3.6 V，支持單極性 / 雙極性供電。
• 功耗表現(xiàn) ：每通道典型功耗 335 μW（3 V 供電）；待機(jī)模式功耗 160 μW，掉電模式低至 1 μW（3 V 供電），適配電池供電的便攜式醫(yī)療設(shè)備。

3. 集成功能特性

• 信號調(diào)理功能 ：內(nèi)置 7 檔可編程增益放大器（PGA=1/2/3/4/6/8/12），適配微弱生物電勢信號；輸入偏置電流 200 pA（典型），高輸入阻抗（1000 MΩ），減少對傳感器影響。
• 醫(yī)療專用功能 ：集成右腿驅(qū)動(dòng)（RLD）放大器，抑制共模干擾；支持導(dǎo)聯(lián)脫落檢測（DC/AC 兩種模式），內(nèi)置電流源（6 nA-22 μA 可調(diào)）；ADS1292R 額外集成呼吸阻抗測量功能（2 kΩ-10 kΩ 測量范圍）。
• 輔助功能 ：內(nèi)置 2.42 V/4.033 V 低漂移參考源（溫度系數(shù) 45 ppm/°C）；片內(nèi)溫度傳感器（0.49 mV/°C 系數(shù)）；支持內(nèi)部 / 外部時(shí)鐘（512 kHz/2.048 MHz），內(nèi)置振蕩器精度 ±1.5%（全溫）。

4. 封裝與環(huán)境適應(yīng)性

• 封裝類型 ：32 引腳 TQFP 封裝（5mm×5mm）與 VQFN 封裝（4mm×4mm），暴露熱焊盤需接地優(yōu)化散熱；結(jié)到環(huán)境熱阻 33.7 °C/W（VQFN）、68.4 °C/W（TQFP），散熱性能適配高密度布局。
• 可靠性 ：ESD 防護(hù)（HBM ±1000 V、CDM ±500 V）；存儲(chǔ)溫度范圍 - 60°C 至 150°C，最大結(jié)溫 150°C，滿足醫(yī)療設(shè)備嚴(yán)苛可靠性要求。

二、工作模式與功能原理

1. 核心架構(gòu)

采用 “EMI 濾波器→輸入多路選擇器→PGA→ΔΣ ADC→數(shù)字抽取濾波器→SPI 接口” 架構(gòu)，集成 RLD 放大器、導(dǎo)聯(lián)脫落檢測、呼吸測量（ADS1292R）等模塊；通過 12 個(gè)配置寄存器靈活設(shè)置增益、數(shù)據(jù)速率、功能使能等參數(shù)，支持多器件級聯(lián)與同步。

2. 主要工作模式

3. 關(guān)鍵功能細(xì)節(jié)

• 導(dǎo)聯(lián)脫落檢測 ：支持 DC 模式（內(nèi)置電流源）與 AC 模式（fDR/4 頻率激勵(lì)），通過 LOFF_STAT 寄存器反饋狀態(tài)，適配不同電極連接監(jiān)測需求。
• 右腿驅(qū)動(dòng)（RLD） ：可選擇任意通道組合生成驅(qū)動(dòng)信號，抑制 50/60 Hz 工頻干擾，CMRR 達(dá) 120 dB，優(yōu)化生物電勢信號采集質(zhì)量。
• 呼吸測量（ADS1292R） ：支持 32 kHz/64 kHz 調(diào)制頻率，相位可調(diào)（0°-168.75°），阻抗測量噪聲 40 mΩPP，同步采集 ECG 與呼吸信號。

三、應(yīng)用場景與設(shè)計(jì)建議

1. 典型應(yīng)用領(lǐng)域

• 醫(yī)療設(shè)備（ECG 監(jiān)護(hù)儀、除顫器、動(dòng)態(tài)心電記錄儀）、健身監(jiān)測設(shè)備（心率 / 呼吸監(jiān)測）、高精度多通道數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)。

2. 設(shè)計(jì)關(guān)鍵要點(diǎn)

• 電源設(shè)計(jì) ：AVDD 與 DVDD 需分別供電，就近并聯(lián) 0.1 μF 陶瓷電容與 10 μF 鉭電容濾波；模擬地（AVSS）與數(shù)字地（DGND）單點(diǎn)連接，避免串?dāng)_；VREFP 引腳需外接 10 μF 電容穩(wěn)定參考電壓。
• 輸入與信號調(diào)理 ：模擬輸入采用差分驅(qū)動(dòng)，串聯(lián) 47 nF EMI 濾波電容；PGA 輸出需外接 4.7 nF 濾波電容（ADS1292R 呼吸通道需 47 nF），優(yōu)化抗混疊性能；高阻源場景需避免輸入旁路電容，防止電荷泵效應(yīng)。
• 接口與同步設(shè)計(jì) ：SPI 通信需遵循 CPOL=0、CPHA=1 時(shí)序，SCLK 速率不超過 4.096 MHz；多器件同步時(shí)，通過 START 引腳統(tǒng)一觸發(fā)，確保采樣時(shí)刻一致。
• 布局與防護(hù) ：模擬信號路徑遠(yuǎn)離數(shù)字電路，采用屏蔽布線；熱焊盤必須接地以優(yōu)化散熱；輸入引腳需串聯(lián)限流電阻（符合 IEC 60601 標(biāo)準(zhǔn)），防止患者觸電風(fēng)險(xiǎn)。