ZHCACX4B October 2022 – October 2023 AFE4960 , AFE4960P
1 应用简报
应用
脑电图 (EEG) 记录大脑中的自发电活动。EEG 反映了头皮下神经元的电活动。EEG 广泛用于癫痫发作、阿尔茨海默病和睡眠障碍的临床诊断。传统的 EEG 仪器体积大、佩戴不舒服。新一代可穿戴 EEG 应用使得 EEG 持续监测成为可能，并有望将 EEG 扩展到消费类应用。可穿戴 EEG 设备可用于癫痫监测、睡眠监测等应用，以及确定用户在驾驶、工作和学习等活动中的意识清醒程度。可穿戴 EEG 设备面临的挑战包括低信号电平和由于使用小尺寸干电极而导致的高接触阻抗。AFE4960 器件专为实现 EEG 信号的低功耗采集而设计。该器件支持在两个 EEG 通道上采集数据，并可通过一个接口连接多达八个电极。每个 EEG 通道均可配置为从任意一对电极采集信号。AFE4960 具有高输入阻抗、CMRR 和低功耗，因此非常适合可穿戴 EEG 应用。AFE4960P 还具有一个 PPG 信号链，可用于测量血氧饱和度 (SpO2)。
AFE4960
- 接口：SPI™、I2C 接口：可通过引脚进行选择
- 封装：2.6mm x 2.6mm DSBGA 封装，间距为 0.4mm
- 电源：1.7V 至 1.9V
- 采样深度为 128 的 FIFO
- 内部振荡器、外部时钟选项
- 两个通道上的低噪声 EEG 信号采集
- 灵活的电极接口，可连接多达 8 个 EEG 电极
- 集成偏置电压
- 高输入阻抗，CMRR 性能出色
- 导联阻抗测量
图 1 展示了一种可穿戴 EEG 系统概念。可穿戴 EEG 信号采集的示例位置是前额以及耳内或耳朵周围。
图 1 可穿戴 EEG 设备示例图 2 显示了 AFE4960 的参考原理图，该器件用于实现可连接多达八个电极的可穿戴 EEG 系统。
图 2 采用 AFE4960 的可穿戴 EEG 系统
图 3 AFE4960 信号链图 3 显示了 AFE4960 中连接到四个 EEG 电极 - S1、S2、S3 和 BIAS 的 EEG 信号链，其中使用输入开关矩阵构建了如下两个 EEG 通道：
EEG 通道 1 = (S1 – S3)；
EEG 通道 2 = (S2 – S3)。
RLD 开关矩阵可用于将 RLD 放大器的输出连接到 BIAS 电极。RLD 放大器可配置为反馈模式或单位增益模式，以便在 BIAS 电极上驱动 0.9V 电压。
表 1 显示了可穿戴 EEG 系统的 AFE4960 规格。
| 参数 | AFE4960 | 说明 |
|---|---|---|
| 多个 EEG 电极 | 高达 8 个 | |
| 多个 EEG 通道 | 2 个 | |
| 低输入基准噪声 | 2.7μVpp | 70Hz 带宽 |
| 高采样率 | 1.33kSPS | 可编程采样率 |
| 低功耗 | 550μW/通道 | 最大采样率时 |