ADS1299-4、ADS1299-6 和 ADS1299 器件是一系列 4 通道、6 通道和 8 通道、低噪聲、24 位、同步采樣 Δ-Σ 模數(shù)轉(zhuǎn)換器 （ADC），具有內(nèi)置可編程增益放大器 （PGA）、內(nèi)部基準(zhǔn)電壓源和板載振蕩器。ADS1299-x 集成了顱外腦電圖 （EEG） 和心電圖 （ECG） 應(yīng)用所需的所有常用功能。憑借其高集成度和卓越性能，ADS1299-x 能夠以顯著減小的尺寸、功耗和總體成本創(chuàng)建可擴(kuò)展的醫(yī)療儀器系統(tǒng)。
*附件：ads1299-4.pdf

ADS1299-x每個(gè)通道都有一個(gè)靈活的輸入多路復(fù)用器，可以獨(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，可以選擇輸入通道的任何配置來推導(dǎo)患者偏置輸出信號。可選的 SRB 引腳可用于將公共信號路由到多個(gè)輸入，以實(shí)現(xiàn)參考蒙太奇配置。ADS1299-x 以 250 SPS 至 16 kSPS 的數(shù)據(jù)速率運(yùn)行。導(dǎo)聯(lián)脫落檢測可以在器件內(nèi)部使用激勵電流吸收器或源電流來實(shí)現(xiàn)。

多個(gè) ADS1299-4、ADS1299-6 或 ADS1299 器件可以以菊花鏈配置級聯(lián)在高通道數(shù)系統(tǒng)中。ADS1299-x 采用 TQFP-64 封裝，額定溫度范圍為 –40°C 至 +85°C。

特性

• 多達(dá)8個(gè)低噪聲PGA和8個(gè)高分辨率同步采樣ADC
• 參考輸入噪聲：1 μV 聚丙烯 （70 Hz 帶寬）
• 輸入偏置電流：300 pA
• 數(shù)據(jù)速率：250 SPS 至 16 kSPS
• CMRR：–110 dB
• 可編程增益：1、2、4、6、8、12 或 24
• 單極或雙極電源：
  • 模擬：4.75 V 至 5.25 V
  • 數(shù)字：1.8 V 至 3.6 V
• 內(nèi)置偏置驅(qū)動放大器、
  導(dǎo)聯(lián)脫落檢測、測試信號
• 內(nèi)置振蕩器
• 內(nèi)部或外部基準(zhǔn)
• 靈活的掉電、待機(jī)模式
• 與ADS129x引腳兼容
• SPI 兼容串行接口
• 工作溫度范圍：–40°C 至 +85°C

參數(shù)

方框圖

ADS1299-x 是德州儀器推出的專為生物電勢測量設(shè)計(jì)的多通道低噪聲 ADC 系列，包含 ADS1299-4（4 通道）、ADS1299-6（6 通道）、ADS1299（8 通道）三個(gè)型號，集成可編程增益放大器（PGA）、偏置驅(qū)動放大器、導(dǎo)聯(lián)脫落檢測等專用功能，24 位分辨率，采樣率 250 SPS-16 kSPS，封裝緊湊，是腦電圖（EEG）、胎兒心電圖（ECG）等醫(yī)療設(shè)備的理想選擇。

一、核心特性與關(guān)鍵參數(shù)

1. 基礎(chǔ)性能

• 分辨率與采樣速率：24 位無丟失碼分辨率，采樣速率可配置（250 SPS-16 kSPS），支持多通道同步采樣，適配不同生物信號測量需求。
• 精度表現(xiàn)：積分非線性（INL）典型值 8 ppm，失調(diào)誤差最大 60 μV，失調(diào)溫漂 80 nV/°C；增益誤差 ±0.5% FS，增益溫漂 3 ppm/°C，通道間增益匹配 0.2% FS，精度優(yōu)異。
• 輸入與增益：可編程增益（1/2/4/6/8/12/24 檔），全差分輸入，輸入范圍 ±V_REF / 增益（V_REF 典型值 4.5 V）；輸入偏置電流最大 ±300 pA，直流輸入阻抗 ≥500 MΩ，減少對生物電極的影響。

2. 核心功能

• 低噪聲設(shè)計(jì)：輸入?yún)⒖荚肼暤椭?1 μV_PP（70 Hz 帶寬，增益 = 24），10 Hz 輸入時(shí) SNR 典型值 121 dB，THD 典型值 -99 dB，適配微弱生物電勢信號采集。
• 醫(yī)療專用功能：集成偏置驅(qū)動放大器，可穩(wěn)定電極共模電壓；支持直流 / 交流導(dǎo)聯(lián)脫落檢測（激勵電流 6 nA/24 nA/6 μA/24 μA 可選）；內(nèi)置溫度傳感器、測試信號發(fā)生器，便于系統(tǒng)校準(zhǔn)與診斷。
• 接口與防護(hù)：SPI 兼容接口，支持連續(xù)讀數(shù)據(jù)（RDATAC）和單次讀數(shù)據(jù)（RDATA）模式，多器件可級聯(lián)（菊花鏈 / 星形拓?fù)洌?a target="_blank">ESD 防護(hù)達(dá) ±1000 V（人體模型）、±500 V（器件充電模型），共模抑制比（CMRR）-110 dB（50 Hz/60 Hz），抗干擾能力強(qiáng)。

3. 功耗與可靠性

• 功耗特性：正常模式下功耗 22 mW（4 通道）-42 mW（8 通道），掉電模式功耗僅 10 μW，低功耗適配便攜式醫(yī)療設(shè)備。
• 工作條件：模擬供電（AVDD）4.75 V-5.25 V，數(shù)字供電（DVDD）1.8 V-3.6 V；工作溫度 -40°C 至 +85°C，滿足醫(yī)療設(shè)備寬溫需求。
• 封裝規(guī)格：64 引腳 TQFP 封裝，尺寸 10 mm×10 mm，引腳兼容，便于多通道系統(tǒng)擴(kuò)展。

二、產(chǎn)品型號差異

三、應(yīng)用場景

主要用于醫(yī)療儀器，包括腦電圖（EEG）研究、胎兒心電圖（ECG）、睡眠監(jiān)測儀、腦電雙頻指數(shù)（BIS）監(jiān)測、聽覺誘發(fā)電位（EAP）測量等，也可用于高精度多通道數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)。

四、設(shè)計(jì)與使用建議

1. 電源與參考

• 電源設(shè)計(jì)：AVDD、AVDD1、DVDD 需獨(dú)立供電，各自就近放置 10 μF 電解電容和 0.1 μF 陶瓷去耦電容，減少電源噪聲耦合；模擬地與數(shù)字地單點(diǎn)連接，避免地環(huán)路干擾。
• 參考配置：支持內(nèi)部（4.5 V）或外部參考，內(nèi)部參考需在 VCAP1 引腳并聯(lián) 100 μF 電容穩(wěn)定；外部參考建議使用低噪聲精密電壓基準(zhǔn)（如 REF5045），并添加 RC 濾波。

2. 輸入與校準(zhǔn)

• 輸入保護(hù)：模擬輸入電壓不得超過 AVSS-0.3 V 至 AVDD+0.3 V，電極輸入端建議添加差分濾波電容（C0G/NPO 材質(zhì)）和限流電阻，兼顧抗干擾與安全性。
• 校準(zhǔn)與配置：通過 CHnSET 寄存器獨(dú)立配置各通道增益與輸入模式；支持內(nèi)部測試信號校準(zhǔn)，可通過寄存器設(shè)置測試信號頻率（7.8 Hz/31.2 Hz 等）與幅度，簡化系統(tǒng)校準(zhǔn)流程。

3. 接口與時(shí)序

• SPI 通信：支持連續(xù)讀（RDATAC）和單次讀（RDATA）模式，8 通道設(shè)備單次讀取需 216 位（24 位狀態(tài) + 8×24 位數(shù)據(jù)）；SCLK 最高頻率適配不同供電電壓（1.8 V 時(shí)最小周期 66.6 ns，3.3 V 時(shí)最小周期 50 ns）。
• 多器件同步：支持多器件級聯(lián)（菊花鏈 / 星形拓?fù)洌ㄟ^ START 引腳或命令同步采樣，適配高通道數(shù)系統(tǒng)擴(kuò)展。

五、封裝與訂購信息

• 封裝規(guī)格：64 引腳 TQFP（PAG 封裝），尺寸 10 mm×10 mm，暴露熱焊盤需接地，提升散熱性能。
• 訂購型號：批量供應(yīng)型號如 ADS1299-4PAGR（1500 個(gè) / 卷）、ADS1299-6PAGR（1500 個(gè) / 卷）、ADS1299IPAGR（1500 個(gè) / 卷），符合 RoHS 標(biāo)準(zhǔn)，MSL 等級 3，峰值回流溫度 260°C，引腳鍍層為 NIPDAU。

六、關(guān)鍵設(shè)計(jì)要點(diǎn)

• 布局規(guī)范：PCB 需嚴(yán)格劃分模擬區(qū)與數(shù)字區(qū)，模擬信號走線短而直，遠(yuǎn)離數(shù)字信號線；電極輸入回路避免地環(huán)路，差分信號線長度匹配，減少干擾。
• 生物兼容性：輸入電路需滿足醫(yī)療電氣安全標(biāo)準(zhǔn)，電極接口添加保護(hù)電阻（如 51 kΩ）和濾波電容（如 47 nF），防止電擊風(fēng)險(xiǎn)；偏置驅(qū)動電路需外接反饋元件，穩(wěn)定共模電壓。
• 功耗優(yōu)化：非工作通道可通過 PDn 位關(guān)斷，降低功耗；根據(jù)信號帶寬選擇采樣率（如 EEG 選擇 250 SPS-1 kSPS），平衡噪聲與功耗。