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ZHCS313K January 2010 – August 2015 ADS1294 , ADS1294R , ADS1296 , ADS1296R , ADS1298 , ADS1298R

PRODUCTION DATA.

10.2.2.2 详细设计流程

ADS129x 上的起搏信号放大器提供差分到单端的转换，任何电压的 0.4V/V 振幅会显示在用于路由起搏信号放大器的通道 PGA 的输出端。选择将哪些通道路由到起搏信号放大器是在 ADS129x 的起搏信号检测寄存器中执行的。显示在起搏信号放大器输出端的电压将相对于模拟中间电源得出。

在 ADS7042 转换信号之前，信号必须由高速运算放大器进行缓冲，因为 ADS7042 的输入代表开关电容器类型的负载。由于低输入偏置电流和 20MHz 单位增益带宽，OPA320 非常适用于执行该功能。运算放大器还可以灵活地在 SAR ADC 之前提供额外的增益级，隔离滤波器级或提供简单的缓冲。C₁ 和 R₁ 的作用是提供与起搏器检测信号的交流耦合。这种耦合可能是必要的，因为电极偏移和起搏器脉冲在某些情况下都可能高达几百毫伏。

需要使用主动驱动的信号接地将运算放大器的直流偏置设置在中间电源。可以使用在 ADS129x 上的 VCAP2 上提供的电压作为经缓冲的中间电源电压。VCAP2 引脚上的电压可能有噪声，但使用它来驱动运算放大器的反相和同相输入的共模电压会导致运算放大器显著地消除该噪声，因为它是两个输入所共用的。

运算放大器反馈电阻器 R₄ 和 R₅ 设置 OPA320 的增益。该配置的传递函数是Equation 12 中所示的同相运算放大器配置的传递函数。

Equation 12. ADS1294 ADS1294R ADS1296 ADS1296R ADS1298 ADS1298R eq_pace_gain_sbas459.gif

选择了电阻器 R₄ 和 R₅ 来设置所需的增益。串联组合约为 100kΩ，因此反馈电流均限制在 ADS129x VCAP2 内部稳压器驱动强度范围内，并且电阻器的约翰逊-奈奎斯特噪声仍然可以忽略不计。

如果 OPA320 仅用作缓冲器，则移除 R₄ 以提供单位增益。如果不需要交流耦合，为了获得最佳性能，应使用 0Ω 电阻器代替 C₁ 并取消装配 R₁。

包含 R₂、C₂、R₃、C₃、R₆、C₄、R₇ 和 C₅ 的 RC 网络形成了 SAR ADC 的隔离式双极 RC 抗混叠滤波器。该滤波器的元件值设置为在 ADC 采样频率下提供显著的衰减，但仍提供足够的带宽来检测起搏器脉冲。大于 2kHz 的带宽足以捕获 0.5ms 的窄起搏器脉冲。

在实时系统中，必须通过每个传入样本为起搏器收集和分析数据。对通过 ADS7042 收集的数据进行数字滤波，以消除带外噪声。与 Δ-Σ 转换器不同，SAR 转换器在将数据发送到主机之前不会对数据应用过滤器。有许多因素推动了数字滤波器实施决策。其中一些因素包括响应的陡度、相位线性度和抽头数量。将此采用 ADS129xR 器件的拓扑与呼吸测量电路同时使用时，请特别注意消除呼吸调制电路产生的噪声。

检测起搏器脉冲的关键是检测输入电压的急剧转变。要测量输入电压转换的幅度，请应用数字微分器算法。该算法测量跨几个样本的电压幅度变化，并将该变化与触发检测所需的阈值进行比较。以下伪代码举例说明了使用该拓扑时所需的一些处理步骤：


newDataPoint = collectFromADS7042( );            // Collect data from the ADS7042
                                                 // Apply combined low-pass filter and differentiator
inputRateOfChange = LPFandDifferentiator( newDataPoint );
if( abs( inputRateOfChange ) > thresholdValue )  // Check if a quick edge occurred
{
pacemakerFlag = true;                            // Edge detected
}