5 (ECG) /

5  (ECG) /
低功耗、5电极
心电图(ECG)模拟前端
ADAS1000/ADAS1000-1/ADAS1000-2
产品特性
生物电信号输入,数字信号输出
5个采集(ECG)通道和1个受驱导联
IC并行可用于10多个电极的测量
主器件ADAS1000或ADAS1000-1与从器件ADAS1000-2
一起使用
交流和直流导联脱落检测
3个导联内置起搏信号检测算法
支持使用者起博信号
胸阻抗测量(内部/外部路径)
可选参考导联
可调噪声与功耗控制,关断模式
低功耗
11 mW(1导联),15 mW(3导联),21 mW(所有电极)
提供导联或电极数据
支持以下标准:AAMI EC11:1991/(R)2001/(R)2007、AAMI EC38
R2007、EC13:2002/(R)2007、IEC60601-1 ed. 3.0 b:2005、
IEC60601-2-25 ed. 2.0 :2011、IEC60601-2-27 ed. 2.0 b:2005、
IEC60601-2-51 ed. 1.0 b: 2005
快速过载恢复
低速或高速数据输出速率
串行接口:SPI/QSPI™/DSP兼容
56引脚LFCSP封装(9 mm × 9 mm)
64引脚LQFP封装(主体尺寸10 mm × 10 mm)
应用
ECG:监护和诊断
床边病人监护、便携式遥测、动态心电监护仪、自动体外
除颤器(AED)、心脏除颤器、便携式监护仪、心脏起搏器
编程器、病人运送、压力测试
概述
ADAS1000是全功能的5通道ECG,集成了呼吸和脉搏检测
功能;ADAS1000-1是在ADAS1000的基础上去掉了呼吸和
起搏器检测功能。ADAS1000-2仅可作为从片并提供5路心
电采集通道(无呼吸、起搏以及右腿驱动等功能)ADAS1000/
ADAS1000-1/ADAS1000-2旨在简化采集并确保高质量ECG
信号的任务。
这些器件针对生物电信号应用提供了一种低功耗、小型数
据采集系统。它还具有一些有助于提高ECG信号的采集质
量辅助特性,包括:灵活的导联配置模式(如经典的Wilson
导联体系、单端导联模式等)、可选的参考驱动、快速过载
恢复、能提供幅度和相位信息输出的灵活呼吸电路、三通
道起搏检测及算法,以及交流或直流导联脱落检测选项。
多个数字输出选项则确保监控和分析信号的灵活性。
ADAS1000能够提供丰富的、高精度的数据输出给后端的
心电算法平台,如DSP、FPGA以及各种MCU。
为 了 满 足 各 种 ECG应 用 , ADAS1000/ADAS1000-1/
ADAS1000-2采用一种灵活的架构。提供两种模式供用户选
择,高性能模式和低功耗模式,高性能模式满足用户对性
能的需求但是功耗要比低功耗模式高些。
为了简化制造测试、开发以及提供整体上电测试,
ADAS1000/ADAS1000-1/ADAS1000-2具备许多特性,例
如:通过校准DAC提供直流和交流测试激励、CRC冗余测
试,以及对所有相关寄存器地址空间的回读功能。
输入结构为差分放大器输入,允许用户选择不同配置方案
来实现最佳应用。
ADAS1000/ADAS1000-1/ADAS1000-2提供两种封装选项:
56引脚LFCSP和64引脚LQFP;额定温度范围为−40°C至+85°C。
ADAS1000/ADAS1000-1/ADAS1000-2能 够 测 量 心 电 图
(ECG)信号、胸阻抗、起搏器脉冲及导联连接/脱落状态,
并将此信息以数据帧的形式输出,以可编程数据速率提供
导联。它具有低功耗和小尺寸特性,适合电池供电的便携
式应用。它还是一款高性能器件,适用于高端诊断设备。
Rev. A
Document Feedback
Information furnished by Analog Devices is believed to be accurate and reliable. However, no
responsibility is assumed by Analog Devices for its use, nor for any infringements of patents or other
rights of third parties that may result from its use. Specifications subject to change without notice. No
license is granted by implication or otherwise under any patent or patent rights of Analog Devices.
Trademarks and registered trademarks are the property of their respective owners.
One Technology Way, P.O. Box 9106, Norwood, MA 02062-9106, U.S.A.
Tel: 781.329.4700 ©2012–2013 Analog Devices, Inc. All rights reserved.
Technical Support
www.analog.com
ADI中文版数据手册是英文版数据手册的译文,敬请谅解翻译中可能存在的语言组织或翻译错误,ADI不对翻译中存在的差异或由此产生的错误负责。如需确认任何词语的准确性,请参考ADI提供
的最新英文版数据手册。
ADAS1000/ADAS1000-1/ADAS1000-2
目录
特性.................................................................................................. 1
应用.................................................................................................. 1
概述.................................................................................................. 1
修订历史 ......................................................................................... 2
功能框图 ......................................................................................... 3
技术规格 ......................................................................................... 4
噪声性能.................................................................................... 9
时序特性.................................................................................. 10
绝对最大额定值.......................................................................... 13
热阻 .......................................................................................... 13
ESD警告................................................................................... 13
引脚配置和功能描述 ................................................................. 14
典型性能参数 .............................................................................. 18
应用信息 ....................................................................................... 25
概览 .......................................................................................... 25
ECG输入—电极/导联........................................................... 28
ECG通道 .................................................................................. 29
电极/导联信息和输入级配置 ............................................. 30
除颤器保护 ............................................................................. 33
ESIS滤波 .................................................................................. 33
ECG路径输入复用 ................................................................ 33
共模选择和均值..................................................................... 34
威尔逊中心电端(WCT)....................................................... 35
右腿驱动/参考驱动............................................................... 35
校准DAC ................................................................................. 36
增益校准.................................................................................. 36
导联脱落检测 ......................................................................... 36
屏蔽驱动器 ............................................................................. 36
呼吸(仅限ADAS1000型号) .................................................. 37
评估呼吸性能 ......................................................................... 39
扩展开关导通呼吸路径 ....................................................... 39
起搏脉冲检测功能(仅限ADAS1000)................................. 40
双心室起搏器 ......................................................................... 42
起博检测测量 ......................................................................... 42
评估起搏检测性能 ................................................................ 43
起搏延迟.................................................................................. 43
通过第二串行接口进行起搏检测
(仅限ADAS1000和ADAS1000-1)........................................ 43
滤波 .......................................................................................... 43
基准电压源 ............................................................................. 45
组合工作模式 ......................................................................... 45
组合模式下的接口 ................................................................ 47
串行接口 ....................................................................................... 48
标准串行接口 ......................................................................... 48
第二串行接口 ......................................................................... 52
RESET....................................................................................... 52
PD 功能.................................................................................... 52
SPI输出帧结构(ECG和状态数据) ........................................... 53
SPI寄存器定义和存储器映射 .................................................. 54
控制寄存器详述.......................................................................... 55
与ADAS1000接口示例.......................................................... 72
软件流程图 ............................................................................. 75
电源、接地和去耦策略 ....................................................... 76
AVDD....................................................................................... 76
ADCVDD和DVDD电源....................................................... 76
未用引脚/路径 ....................................................................... 76
布局建议.................................................................................. 76
外形尺寸 ....................................................................................... 77
订购指南.................................................................................. 78
修订历史
2013年1月—修订版0至修订版A
更改“特性”部分............................................................................. 1
更改表1 ........................................................................................... 3
更改表2“激励电流”参数的“测试条件/注释”栏 ..................... 5
增加表3,重新排序 ..................................................................... 9
更改呼吸(仅限ADAS1000型号)部分、图66和
内部呼吸电容部分 ..................................................................... 37
更改图67 ....................................................................................... 38
更改图68 ....................................................................................... 39
增加“评估起搏检测性能”部分 ................................................ 43
增加表15 ....................................................................................... 47
更改时钟部分 .............................................................................. 51
更改表28的RESPAMP名称、功能.......................................... 57
更改表30中的位[14:9]、功能 .................................................. 59
更改“订购指南”........................................................................... 78
2012年8月—修订版0:初始版
Rev. A | Page 2 of 80
ADAS1000/ADAS1000-1/ADAS1000-2
功能框图
REFIN REFOUT
CAL_DAC_IO
RLD_OUT CM_IN
RLD_SJ
CM_OUT/WCT
DRIVEN
LEAD
AMP
–
VREF
CALIBRATION
DAC
SHIELD
SHIELD
DRIVE
AMP
+
AVDD
IOVDD
ADCVDD
ADCVDD, DVDD
1.8V
REGULATORS
DVDD
VCM_REF
(1.3V)
RESPIRATION
DAC
COMMONMODE AMP
AC
LEAD-OFF
DAC
AC
LEAD-OFF
DETECTION
10kΩ
BUFFER
PACE
DETECTION
MUXES
CS
SCLK
5× ECG PATH
AMP
EXT_RESP_LA
EXT_RESP_LL
AMP
ADC
SDO
DRDY
GPIO0/MCS
GPIO1/MSCLK
GPIO2/MSDO
GPIO3
ADC
EXT_RESP_RA
ADAS1000
SDI
FILTERS,
CONTROL,
AND
INTERFACE
LOGIC
RESPIRATION PATH
CLOCK GEN/OSC/
EXTERNAL CLK
SOURCE
XTAL1
CLK_IO
09660-001
ELECTRODES
×5
XTAL2
图1. ADAS1000全功能型号
表1. ADAS1000系列特性概览
型号
ADAS1000
ADAS1000-1
ADAS1000-2 2
ADAS1000-3
ADAS1000-4
1
2
ECG
5个ECG通道
5个ECG通道
5个ECG通道
5个ECG通道
5个ECG通道
操作
主/从
主/从
从
主/从
主/从
右腿驱动
是
是
是
是
呼吸
是
起搏检测
是
是
是
屏蔽驱动器
是
是
主接口1
是
是
是
是
是
是
主接口针对希望使用自有数字起搏算法的用户而提供,参见“第二串行接口”部分。
这是一款补充器件,用于提供更多通道。它具有主器件的一部分特性,不能独立使用,可以与任何主器件一同使用。
Rev. A | Page 3 of 80
封装选项
LFCSP, LQFP
LFCSP
LFCSP, LQFP
LFCSP, LQFP
LFCSP, LQFP
ADAS1000/ADAS1000-1/ADAS1000-2
技术规格
AVDD = 3.3 V ± 5%,IOVDD = 1.65 V至3.6 V,AGND = DGND = 0 V,REFIN连接到REFOUT,外部提供的晶体/时钟 =
8.192 MHz。按照“电源、接地和去耦策略”部分所述对基准电压源和电源进行去耦。除非另有说明,TA = −40°C至+85°C。
典型规格是TA = 25°C时的平均值。
为实现额定性能,使用内部ADCVDD和DVDD线性调节器。它们可以通过外部调节器供电。ADCVDD = 1.8 V ± 5%,
DVDD = 1.8 V ± 5%。
前端增益设置:GAIN 0 = ×1.4,GAIN 1 = ×2.1,GAIN 2 = ×2.8,GAIN 3 = ×4.2。
表2.
参数
ECG通道
最小值
典型值
最大值
单位
−7
−15
−22
±2
1||10
mV
mV
mV
测试条件/注释
这些规格适用于以下引脚:ECG1_LA、ECG2_LL、
ECG3_RA、ECG4_V1、ECG5_V2、CM_IN(CE模式)、
EXT_RESP_xx引脚(用于扩展开关模式)
与电源无关
GAIN 0(增益设置 ×1.4)
GAIN 1(增益设置 ×2.1)
GAIN 2(增益设置 ×2.8)
GAIN 3(增益设置 ×4.2)
与各电极输入相关;整个工作范围内;直流和交流
导联脱落禁用
AGND至AVDD
电极/矢量模式,VCM = VCM_REF
GAIN 3
GAIN 2
GAIN 1
GAIN 0
0.3
0.63
0.8
0.97
−40
1.3
1.3
1.3
1.3
±1
2.3
1.97
1.8
1.63
+40
V
V
V
V
nA
+200
nA
mV
GΩ||pF
10 Hz时
110
dB
电极输入范围
输入偏置电流
−200
−7
输入失调
输入失调温度系数1
输入放大器输入
阻抗2
共模抑制比(CMRR)2
串扰1
80
dB
51 KΩ 输入不平衡,60 Hz,±300 mV极化电压;
依据AAMI/IEC标准;右腿驱动链接
通道间
分辨率2
19
位
电极/矢量模式,2 kHz数据速率,24位数据字
18
位
电极/矢量模式,16 kHz数据速率,24位数据字
16
30
5
位
ppm
ppm
4.9
9.81
39.24
3.27
6.54
26.15
2.45
4.9
19.62
1.63
µV/LSB
电极/模拟导联模式,128 kHz数据速率,16位数据字
GAIN 0;所有数据速率
GAIN 0
折合到输入端。(2 × VREF)/增益/(2N − 1)。工厂校准后
适用。用户校准调整此数值。
19位水平,2 kHz数据速率
18位水平,16 kHz数据速率
16位水平,128 kHz数据速率
19位水平,2 kHz数据速率
18位水平,16 kHz数据速率
16位水平,128 kHz数据速率
19位水平,2 kHz数据速率
18位水平,16 kHz数据速率
16位水平,128 kHz数据速率
此增益设置无工厂校准
19位水平,2 kHz数据速率
18位水平,16 kHz数据速率
16位水平,128 kHz数据速率
积分非线性误差
差分非线性误差
增益2
GAIN 0 (×1.4)
GAIN 1 (×2.1)
GAIN 2 (×2.8)
GAIN 3 (×4.2)
105
3.27
13.08
Rev. 0 | Page 4 of 80
ADAS1000/ADAS1000-1/ADAS1000-2
参数
增益误差
增益匹配
最小值
−1
典型值
+0.01
最大值
+1
单位
%
测试条件/注释
GAIN 0至GAIN 2,工厂校准。可编程用户或工厂校
准选项使能。工厂增益校准仅适用于标准ECG接口。
−2
−0.1
−0.5
+0.1
+0.02
+0.1
25
+2
+0.1
+0.5
%
%
%
ppm/°C
GAIN 3设置,此增益无工厂校准
GAIN 0至GAIN 2
GAIN 3
增益温度系数1
折合到输入端噪声1
模拟导联模式
6
10
12
11
12
14
16
100
65
104
100
电极模式
数字导联模式
电源灵敏度2
模拟通道带宽1
动态范围1
信噪比1
共模输入
输入电压范围
输入阻抗2
输入偏置电流
共模输出
VCM_REF
输出电压,VCM
输出阻抗1
短路电流1
电极求和权重误差2
呼吸功能(仅限ADAS1000)
输入电压范围
输入电压范围(线性工作)
输入偏置电流
折合到输入端噪声1
频率2
激励电流
分辨率2
测量分辨率1
仪表放大器增益1
增益误差
增益温度系数1
0.3
−40
−200
1.28
0.3
dB
kHz
dB
dB
2.3
1||10
±1
1.3
1.3
0.75
4
1
0.3
−10
-p
-p
-p
-p
-p
-p
-p
+40
+200
1.32
2.3
2.3
1.8/增益
±1
0.85
46.5至64
+10
V
GΩ||pF
nA
nA
V
V
kΩ
mA
%
V
V p-p
nA
-p
-p
-p
-p
位
Ω
0.02
1至10
Ω
1
25
GAIN 0,2 kHz数据速率,−0.5 dBFS输入信号,10 Hz
−0.5 dB FS输入信号
CM_IN引脚
kHz
64
32
16
8
24
0.2
%
ppm/°C
Rev. A | Page 5 of 80
GAIN 2,2 kHz数据速率,见表4
0.5 Hz至40 Hz;高性能模式
0.05 Hz至150 Hz;高性能模式
0.05 Hz至150 Hz;低功耗模式
0.05 Hz至150 Hz;高性能模式
0.05 Hz至150 Hz;低功耗模式
0.05 Hz至150 Hz;高性能模式
0.05 Hz至150 Hz;低功耗模式
120 Hz时
整个工作范围内;直流和交流导联脱落禁用
AGND至AVDD
CM_OUT引脚
内部电压;与电源无关
无直流负载
非设计用于驱动电流
电阻匹配误差
这 些 规 格 适 用 于 以 下 引 脚 : EXT_RESP_LA、
EXT_RESP_LL、EXT_RESP_RA和选定内部呼吸路径
(导联I、导联II、导联III)
交流耦合,与电源无关
可编程增益(10个状态)
适用于EXT_RESP_xx引脚,AGND至AVDD范围内
可编程频率,见表28
呼吸驱动电流对应于RESPCTL寄存器的RESPAMP位
设置的差分电压。内部呼吸模式,电缆5 kΩ/200 pF,
1.2 kΩ胸阻抗
驱动范围A
驱动范围B2
驱动范围C2
驱动范围D2
更新速率125 Hz
每电极电缆小于5 kΩ/200 pF;体电阻建模为1.2 kΩ
无电缆阻抗,体电阻建模为1.2 kΩ
数字编程,步进为1
GAIN 0设置的LSB权重
ADAS1000/ADAS1000-1/ADAS1000-2
参数
右腿驱动/受驱导联
(仅限ADAS1000/ADAS1000-1)
输出电压范围
RLD_OUT短路电流
闭环增益范围2
压摆率
最小值
典型值
最大值
单位
0.2
−5
±2
AVDD − 0.2
+5
V
mA
25
mV/ms
8
折合到输入端噪声1
-p
1.5
2
放大器GBP
直流导联脱落
%
V
阈值下限1
阈值精度
交流导联脱落
0.2
V
25
mV
频率范围
导联脱落电流精度
REFIN
输入范围2
输入电流
2.031
±10
1.76
1.8
450
113
675
内部电流源,上拉开路ECG引脚;以10 nA步长编程:
10 nA至70 nA
编程值的百分比
输入与阈值进行比较;如果输入超过阈值,导联脱
落标志就会置位
可分4个阶跃编程:12.5 nA rms、25 nA rms、50 nA rms、
100 nA rms
固定频率
编程值的百分比,低阻抗下测量
kHz
%
1.84
V
通道增益与REFIN成正比
每个活动ADC
5个ECG通道和呼吸使能
ADC的片内基准电压;非设计用于直接驱动其它器
件的基准输入,必须外部缓冲
950
REFOUT
输出电压,VREF
基准电压温度系数1
1.785
1.8
±10
0.05 Hz至150 Hz
MHz
±10
2.4
导联脱落电流精度
阈值上限1
需要外部保护电阻以满足法定病人电流限制;输出
短接到AVDD/AGND
V/V
200
2
测试条件/注释
1.815
V
ppm/°C
输出阻抗2
0.1
Ω
短路电流1
4.5
mA
电压噪声1
33
-p
0.05 Hz至150 Hz(ECG频段)
17
-p
0.05 Hz至5 Hz(呼吸)
通过CAL_DAC_IO提供(主器件输出,从器件输入)
校准DAC
DAC分辨率
满量程输出电压
零电平输出电压
差分非线性(DNL)误差
输出串联电阻2
输入电流
校准DAC测试音
输出电压
方波
低频正弦波
高频正弦波
屏蔽驱动器(仅限ADAS1000/
ADAS1000-1)
输出电压范围
增益
失调电压
短路电流
稳定容性负载2
晶振
频率2
启动时间2
2.64
0.24
−1
0.9
10
2.7
0.3
10
位
V
V
LSB
kΩ
±5
nA
1
1
10
150
0.3
2.76
0.36
+1
15
无负载,标称FS输出为1.5 × REFOUT
空载
非设计用于驱动低阻抗负载,用于配置为输入的从
机CAL_DAC_IO
用作输入时
1.1
mV p-p
Hz
Hz
Hz
叠加于共模电压之上,VCM_REF = 1.3 V
2.3
V
V/V
mV
叠加于共模电压之上,VCM
1
−20
短路至地
+20
25
10
输出电流受内部串联电阻限制
nF
适用于XTAL1和XTAL2
8.192
MHz
15
ms
Rev. 0 | Page 6 of 80
内部启动
ADAS1000/ADAS1000-1/ADAS1000-2
参数
CLOCK_IO
最小值
输出占空比2
数字输入
输入低电压VIL
输入高电压VIH
输入电流,IIH、IIL
引脚电容2
数字输出
输出低电压VOL
输出高电压VOH
输出上升/下降时间
DVDD调节器
输出电压
可用电流1
短路电流限值
ADCVDD调节器
输出电压
短路电流限值
电源范围2
AVDD
IOVDD
ADCVDD
DVDD
电源电流
AVDD待机电流
IOVDD待机电流
外部提供的ADCVDD
和DVDD
AVDD电流
ADCVDD电流
DVDD电流
内部提供的ADCVDD
和DVDD
AVDD电流
功耗
外部提供的ADCVDD
和DVDD3
所有5个输入通道和RLD
内部提供的ADCVDD
和DVDD
所有5个输入通道和RLD
最大值
8.192
工作频率2
输入占空比2
典型值
20
单位
测试条件/注释
外部时钟源提供给CLK_IO;将器件设置为从机
时,此引脚配置为输入
MHz
80
50
%
%
适用于所有数字输入
0.3 × IOVDD
0.7 × IOVDD
−1
−20
+1
+20
3
0.4
V
V
ns
1.85
V
mA
4
1.8
1
RESET内置上拉电阻
pF
IOVDD − 0.4
1.75
V
V
40
ISINK = 1 mA
ISOURCE = −1 mA
容性负载 = 15 pF,20%至80%
DVDD的内部1.8 V调节器
压降小于10 mV;用于外部器件加载目的
mA
ADCVDD的内部1.8 V调节器;建议不要用作其
它电路的电源
1.75
1.8
40
1.85
V
mA
3.15
1.65
1.71
1.71
3.3
1.8
1.8
5.5
3.6
1.89
1.89
V
V
V
V
785
1
975
60
若由外部1.8 V调节器施加
若由外部1.8 V调节器施加
所有5个通道使能,RLD使能,起搏使能
3.4
3.1
4.25
6.2
4.7
7
2.7
1.4
3.4
6.25
5.3
6.3
9
6.5
9
5
3.5
5.5
mA
mA
mA
mA
mA
mA
mA
mA
mA
高性能模式
低性能模式
高性能模式,呼吸使能
高性能模式
低性能模式
高性能模式,呼吸使能
高性能模式
低性能模式
高性能模式,呼吸使能
所有5个通道使能,RLD使能,起搏使能
12.5
9.4
14.8
15.3
12.4
17.3
mA
mA
mA
高性能模式
低性能模式
高性能模式,呼吸使能
所有5个通道使能,RLD使能,起搏使能
27
21
mW
mW
高性能(低噪声)
低功耗模式
所有5个通道使能,RLD使能,起搏使能
41
31
mW
mW
高性能(低噪声)
低功耗模式
Rev. 0 | Page 7 of 80
ADAS1000/ADAS1000-1/ADAS1000-2
参数
其它功能4
功耗
呼吸
屏蔽驱动器
1
2
3
4
最小值
典型值
7.6
150
最大值
单位
mW
通过特性保证,但未经生产测试。
通过设计保证,但未经生产测试。
ADCVDD和DVDD可从内部LDO供电,或从外部1.8 V电源轨供电,后一方式的功耗可能更低。
起搏是一个数字功能,不会引起功耗。
Rev. 0 | Page 8 of 80
测试条件/注释
ADAS1000/ADAS1000-1/ADAS1000-2
噪声性能
表3. 0.5秒窗口内折合到输入端噪声典型值(μV p-p)1
模式
模拟导联模式3
高性能模式
1
2
3
数据速率2
GAIN 0(×1.4)
±1 VCM
GAIN 1(×2.1)
±0.67 VCM
GAIN 2(×2.8)
±0.5 VCM
GAIN 3(×4.2)
±0.3 VCM
2 kHz(0.5 Hz至40 Hz)
2 kHz(0.05 Hz至150 Hz)
8
14
6
11
5
9
4
7.5
典型值在25°C下测量,未经生产测试。
使用2 kHz包/帧速率收集的数据是在0.5秒期间测得。ADAS1000内置可编程低通滤波器的带宽配置为40 Hz或150 Hz。数据利用一个0.05 Hz或0.5 Hz的数字滤波器收
集并后处理,以提供上述频段内的数据。
模拟导联模式,如图58和图57所示。
表4. 折合到输入端噪声典型值(μV p-p)1
模式
模拟导联模式3
高性能模式
低功耗模式
电极模式4
高性能模式
低功耗模式
数字导联模式5, 6
高性能模式
低功耗模式
1
2
3
4
5
6
数据速率2
GAIN 0(×1.4)
±1 VCM
GAIN 1(×2.1)
±0.67 VCM
GAIN 2(×2.8)
±0.5 VCM
GAIN 3(×4.2)
±0.3 VCM
2 kHz (0.5 Hz至40 Hz)
2 kHz (0.05 Hz至150 Hz)
16 kHz
128 kHz
2 kHz (0.5 Hz至40 Hz)
2 kHz (0.05 Hz至150 Hz)
16 kHz
128 kHz
12
20
95
180
13
22
110
215
8.5
14.5
65
130
9.5
15.5
75
145
6
10
50
105
7.5
12
59
116
5
8.5
39
80
5.5
9
45
85
2 kHz (0.5 Hz至40 Hz)
2 kHz (0.05 Hz至150 Hz)
16 kHz
128 kHz
2 kHz (0.5 Hz至40 Hz)
2 kHz (0.05 Hz至150 Hz)
16 kHz
128 kHz
13
21
100
190
14
22
110
218
9.5
15
70
139
9.5
15.5
75
145
8
11
57
110
7.5
12
60
120
5.5
9
41
85
5.5
9.5
45
88
2 kHz (0.5 Hz至40 Hz)
2 kHz (0.05 Hz至150 Hz)
16 kHz
2 kHz (0.5 Hz至40 Hz)
2 kHz (0.05 Hz至150 Hz)
16 kHz
16
25
130
18
30
145
11
19
90
12.5
21
100
9
15
70
10
16
80
6.5
10
50
7
11
58
典型值在25°C下测量,未经生产测试。
使用2 kHz包/帧速率收集的数据是在20秒期间测得。ADAS1000内置可编程低通滤波器的带宽配置为40 Hz或150 Hz。数据利用一个0.05 Hz或0.5 Hz的数字滤波器
收集并后处理,以提供上述频段内的数据。
模拟导联模式,如图58和图57所示。
单端输入电极模式,如图59和图57所示。
数字导联模式,如图59和图57所示。
数字导联模式提供2 kHz和16 kHz两种数据速率。
Rev. A | Page 9 of 80
ADAS1000/ADAS1000-1/ADAS1000-2
时序特性
标准串行接口
AVDD = 3.3 V ± 5%,IOVDD = 1.65 V至3.6 V,AGND = DGND = 0 V,REFIN连接到REFOUT,外部提供的晶体/时钟
= 8.192 MHz。除非另有说明,TA = −40°C至+85°C。典型规格是TA = 25°C时的平均值。
表5.
参数1
输出速率2
3.3 V
2
SCLK周期时间
tCSSA
tCSHA
tCH
tCL
tDO
tDS
tDH
tCSSD
tCSHD
tCSW
25
8.5
3
8
8
8.5
11
2
2
2
2
25
tDRDY_CS2
tCSO
RESET 低电平时间2
0
6
20
2
1.8 V
128
单位
kHz
40
9.5
3
8
8
11.5
19
2
2
2
2
40
50
12
3
8
8
20
24
2
2
2
2
50
ns(最小值)
ns(最小值)
ns(最小值)
ns(最小值)
ns(最小值)
ns(典型值)
ns(最大值)
ns(最小值)
ns(最小值)
ns(最小值)
ns(最小值)
ns(最小值)
0
7
20
0
9
20
ns(最小值)
ns(典型值)
ns(最小值)
描述
额定IOVDD电源范围内;三种可编程输出数据速率通过FRMCTL
寄存器配置(见表35):2 kHz、16 kHz、128 kHz;较低速率使用
跳过模式
关于SCLK与包数据速率的关系的详细信息,参见表19
CS 有效建立时间至上升SCLK
CS 有效保持时间至上升SCLK
SCLK高电平时间
SCLK低电平时间
SCLK下降沿至SDO有效延迟;SDO电容为15 pF
SCLK上升沿至SDI有效建立时间
SCLK上升沿至SDI有效保持时间
SCLK上升沿至CS有效建立时间
SCLK上升沿至CS有效保持时间
两次写入(如使用)之间的CS高电平时间。注意,CS为可选输入,
可以永久接至低电平。详情参见“串行接口”部分。
DRDY至CS建立时间
从CS置位到SDO有效的延迟时间
最短脉冲宽度;RESET为边沿触发
通过特性保证,但未经生产测试。
通过设计保证,但未经生产测试。
SCLK
tCSSA
tCH
tCSSD
tCL
tCSHA
tCSHD
CS
tCSW
tDS
tDH
MSB
LSB
DB[31]
SDI
DB[30]
DB[29]
R/W
tCSO
DB[25]
DB[24]
ADDRESS
DB[23]
DB[1]
DATA
LSB
MSB
SDO
DRDV
DO_31LAST
DB[0]
DO_30LAST
DO_29LAST
DO_25LAST
DO_1LAST
tDO
图2. 数据读取和写入时序图(CPHA = 1、CPOL = 1)
Rev. 0 | Page 10 of 80
DO_0LAST
09660-002
1
IOVDD
2.5 V
ADAS1000/ADAS1000-1/ADAS1000-2
tDRDY_CS
DRDY
tCH
SCLK
tCL
tCSSA
tCSSD
tCSHD
tCSHA
CS
tCSW
tDH
MSB
SDI
tCSO
LSB
DB[31]
N
DB[30]
N
R/W
ADDRESS = 0x40 (FRAMES)
DB[29]
N
DB[25]
N
DB[24]
N
DB[23]
DB[1]
DRDY
DB[0]
N
DB[30]
N–1
DB[24] DB[23]
N–1
N–1
DB[25]
N–1
DB[1]
N–1
DB[0]
N+1
DATA = NOP or 0x40
LSB
DB[31]
N–1
DB[1]
N+1
DB[30]
N+1
DB[31]
N+1
DATA
MSB
SDO
LSB
MSB
MSB
DB[0]
N–1
DB[31]
N
tDO
PREVIOUS DATA
LSB
DB[30]
N
DB[1]
N
DB[0]
N
HEADER (FIRST WORD OF FRAME)
09660-003
tDS
图3. 开始读取帧数据(CPHA = 1、CPOL = 1)
tCH
SCLK
tCSSD
tCL
tCSSA
tCSHA
tCSHD
CS
tCSW
DB[31]
SDI
tDO
SDO
tDS
LSB
DB[30]
R/W
DB[29]
DB[28]
DB[24]
ADDRESS
DB[1]
DB[2]
DATA
MSB
DO_31LAST
DB[0]
LSB
DO_30LAST
DO_29LAST
DO_28LAST
tDO
图4. 数据读取和写入时序图(CPHA = 0、CPOL = 0)
Rev. 0 | Page 11 of 80
DO_1LAST
DO_0LAST
09660-004
MSB
tDH
ADAS1000/ADAS1000-1/ADAS1000-2
第二串行接口(主接口用于客户的数字起搏算法)仅限ADAS1000/ADAS1000-1
AVDD = 3.3 V ± 5%,IOVDD = 1.65 V至3.6 V,AGND = DGND = 0 V,REFIN连接到REFOUT,外部提供的晶体/时钟 =
8.192 MHz。除非另有说明,TA = −40°C至+85°C。典型规格是TA = 25°C时的平均值。当ECGCTL寄存器配置为高性能模式
时(ECGCTL[3] = 1,见表26),下列时序规格适用于主接口。
表6.
参数1
输出帧速率2
fSCLK2
最小值 典型值
128
2.5 ×晶体
频率
24.4
0
48.8
2173
tMCSSA
tMDO
tMCSHD
tMCSW
最大值 单位
kHz
MHz
ns
ns
ns
ns
2026
1
2
ns
描述
所有5个16位ECG数据字均仅以128 kHz的帧速率提供
晶体频率 = 8.192 MHz
MCS 有效建立时间
MSCLK上升沿至MSDO有效延迟
MSCLK下降沿至MCS有效保持时间
MCS 高电平时间,SPIFW = 0,MCS在整个帧期间置位,如图5所示,
配置见表31
MCS 高电平时间,SPIFW = 1,MCS在帧的每个字期间置位,如图6所
示,配置见表31
通过特性保证,但未经生产测试。
通过设计保证,但未经生产测试。
tMSCLK
2
tMSCLK
MSCLK
tMCSSA
tMCSHD
MCS
SPIFW = 0*
tMCSW
MSB
MSDO
D0_15
D0_14
D0_1
LSB
MSB
D0_0
D1_15
D1_14
LSB
MSB
D5_0
D6_15
LSB
D6_14
D6_0
tMDO
16-BIT CRC WORD
5 × 16-BIT ECG DATA
09660-105
HEADER: 0xF AND 12-BIT COUNTER
*SPIFW = 0 PROVIDES MCS FOR EACH FRAME, SCLK STAYS HIGH FOR 1/2 MSCLK CYCLE BETWEEN EACH WORD.
图5. SPIFW = 0时的数据读取和写入时序图,显示整个包的数据(表头、5个ECG字和CRC字)
tMSCLK
MSCLK
tMCSSA
tMSCLK
tMCSHD
MCS
SPIFW = 1*
tMCSW
LSB
MSB
MSDO
D0_15
D0_14
D0_1
D0_0
MSB
D1_15
LSB
D1_14
D5_0
MSB
D6_15
LSB
D6_14
D6_0
HEADER: 0xF AND 12-BIT COUNTER
5 × 16-BIT ECG DATA
16-BIT CRC WORD
*SPIFW = 1 PROVIDES MCS FOR EACH FRAME, SCLK STAYS HIGH FOR 1 MSCLK CYCLE BETWEEN EACH WORD.
图6. SPIFW = 1时的数据读取和写入时序图,显示整个包的数据(表头、5个ECG字和CRC字)
Rev. 0 | Page 12 of 80
09660-005
tMDO
ADAS1000/ADAS1000-1/ADAS1000-2
绝对最大额定值
热阻
表7.
参数
AVDD至AGND
IOVDD至DGND
ADCVDD至AGND
DVDD至DGND
REFIN/REFOUT至REFGND
ECG和模拟输入至AGND
数字输入至DGND
REFIN至ADCVDD
AGND至DGND
REFGND至AGND
ECG输入连续电流
存储温度范围
工作结温范围
回流温度曲线
结温
ESD
HBM
FICDM
额定值
−0.3 V至+6 V
−0.3 V至+6 V
−0.3 V至+2.5 V
−0.3 V至+2.5 V
−0.3 V至+2.1 V
−0.3 V至AVDD + 0.3 V
−0.3 V至IOVDD + 0.3 V
ADCVDD + 0.3 V
−0.3 V至+ 0.3 V
−0.3 V至+ 0.3 V
±10 mA
−65°C至+125°C
−40°C至+85°C
J-STD 20 (JEDEC)
150°C(最大值)
θ JA 针对最差条件;即器件焊接在电路板 上 以 实 现 表 贴
封装。
表8. 热阻1
封装类型
56引脚 LFCSP
64引脚 LQFP
1
θJA
35
42.5
单位
°C/W
°C/W
基于JEDEC标准4层(2S2P)高有效热导率测试板(JESD51-7)和自然对流。
ESD警告
2500 V
1000 V
注意,超出上述绝对最大额定值可能会导致器件永久性
损坏。这只是额定最值,不表示在这些条件下或者在任何
其它超出本技术规范操作章节中所示规格的条件下,器件
能够正常工作。长期在绝对最大额定值条件下工作会影响
器件的可靠性。
Rev. 0 | Page 13 of 80
ESD(静电放电)敏感器件。
带电器件和电路板可能会在没有察觉的情况下放
电。尽管本产品具有专利或专有保护电路,但在遇
到高能量ESD时,器件可能会损坏。因此,应当采
取适当的ESD防范措施,以避免器件性能下降或功
能丧失。
ADAS1000/ADAS1000-1/ADAS1000-2
AVDD
CM_IN
RLD_OUT
RLD_SJ
CM_OUT/WCT
AVDD
AGND
AGND
ADCVDD
XTAL1
XTAL2
CLK_IO
DVDD
DGND
NC
NC
47
DGND
RESPDAC_RA 3
46
IOVDD
EXT_RESP_RA 4
45
SDO
EXT_RESP_LL
5
44
SCLK
EXT_RESP_LA
6
43
SDI
REFGND
7
42
DRDY
REFOUT
8
41
CS
40
DGND
39
GPIO3
PIN 1
2
ADAS1000
64-LEAD LQFP
TOP VIEW
(Not to Scale)
REFIN 9
ECG1_LA 10
38
GPIO2/MSDO
37
GPIO1/MSCLK
ECG4_V1 13
36
GPIO0/MCS
ECG5_V2 14
35
IOVDD
AGND 15
34
DGND
NC 16
33
NC
PIN 1
INDICATOR
ADAS1000
56-LEAD LFCSP
TOP VIEW
(Not to Scale)
09660-007
NC
DGND
DVDD
CLK_IO
XTAL2
NOTES
1. NC = NO CONNECT. DO NOT CONNECT TO THIS PIN.
DGND
IOVDD
GPIO0/MCS
GPIO1/MSCLK
GPIO2/MSDO
GPIO3
DGND
CS
DRDY
SDI
SCLK
SDO
IOVDD
DGND
NOTES
1. THE EXPOSED PADDLE IS ON THE TOP OF THE PACKAGE;
IT IS CONNECTED TO THE MOST NEGATIVE POTENTIAL, AGND.
图7. ADAS1000 64引脚LQFP引脚配置
56
55
54
53
52
51
50
49
48
47
46
45
44
43
AVDD
CM_IN
RLD_OUT
RLD_SJ
CM_OUT/WCT
AVDD
AGND
AGND
ADCVDD
XTAL1
XTAL2
CLK_IO
DVDD
DGND
图8. ADAS1000 56引脚LFCSP引脚配置
PIN 1
INDICATOR
ADAS1000-1
56-LEAD LFCSP
DGND
IOVDD
GPIO0/MCS
GPIO1/MSCLK
GPIO2/MSDO
GPIO3
DGND
CS
DRDY
SDI
SCLK
SDO
IOVDD
DGND
AVDD
NC
CAL_DAC_IO
SHIELD
VREG_EN
AVDD
AGND
AGND
ADCVDD
RESET
PD
SYNC_GANG
DVDD
DGND
15
16
17
18
19
20
21
22
23
24
25
26
27
28
TOP VIEW
(Not to Scale)
42
41
40
39
38
37
36
35
34
33
32
31
30
29
NOTES
1. THE EXPOSED PADDLE IS ON THE TOP OF THE PACKAGE;
IT IS CONNECTED TO THE MOST NEGATIVE POTENTIAL, AGND.
图9. ADAS1000-1 56引脚LFCSP引脚配置
Rev. 0 | Page 14 of 80
09660-008
XTAL1
ADCVDD
AGND
AGND
AVDD
CM_OUT/WCT
RLD_SJ
RLD_OUT
CM_IN
NC
AVDD
17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32
AGND 1
ECG5_V2 2
ECG4_V1 3
ECG3_RA 4
ECG2_LL 5
ECG1_LA 6
REFIN 7
REFOUT 8
REFGND 9
NC 10
NC 11
NC 12
NC 13
AGND 14
42
41
40
39
38
37
36
35
34
33
32
31
30
29
15
16
17
18
19
20
21
22
23
24
25
26
27
28
ECG2_LL 11
ECG3_RA 12
AGND 1
ECG5_V2 2
ECG4_V1 3
ECG3_RA 4
ECG2_LL 5
ECG1_LA 6
REFIN 7
REFOUT 8
REFGND 9
EXT_RESP_LA 10
EXT_RESP_LL 11
EXT_RESP_RA 12
RESPDAC_RA 13
AGND 14
AVDD
RESPDAC_LL
CAL_DAC_IO
SHIELD/RESPDAC_LA
VREG_EN
AVDD
AGND
AGND
ADCVDD
RESET
PD
SYNC_GANG
DVDD
DGND
48
NC 1
AGND
56
55
54
53
52
51
50
49
48
47
46
45
44
43
64 63 62 61 60 59 58 57 56 55 5 4 53 52 51 50 49
09660-006
DGND
DVDD
SYNC_GANG
PD
RESET
ADCVDD
AGND
AGND
AVDD
VREG_EN
SHIELD/RESPDAC_LA
CAL_DAC_IO
RESPDAC_LL
AVDD
NC
引脚配置和功能描述
AVDD
CM_IN
NC
RLD_SJ
NC
AVDD
AGND
AGND
ADCVDD
NC
NC
CLK_IN
DVDD
DGND
NC
DGND
DVDD
SYNC_GANG
PD
RESET
ADCVDD
AGND
AGND
AVDD
VREG_EN
NC
CAL_DAC_IN
NC
AVDD
NC
ADAS1000/ADAS1000-1/ADAS1000-2
56
55
54
53
52
51
50
49
48
47
46
45
44
43
64 63 62 61 60 59 58 57 56 55 54 53 52 51 50 49
48 NC
1
2
NC
3
NC
4
45 SDO
NC
5
44 SCLK
NC
6
REFGND
7
PIN 1
47 DGND
AGND 1
ECG5 2
ECG4 3
ECG3 4
ECG2 5
ECG1 6
REFIN 7
REFOUT 8
REFGND 9
NC 10
NC 11
NC 12
NC 13
AGND 14
46 IOVDD
43 SDI
ADAS1000-2
42 DRDY
64-LEAD LQFP
REFOUT 8
REFIN 9
41 CS
40 DGND
TOP VIEW
(Not to Scale)
ECG1 10
39 GPIO3
ECG2 11
37 GPIO1
ECG4 13
36 GPIO0
ECG5 14
35 IOVDD
AGND 15
34 DGND
NC 16
33 NC
NC
TOP VIEW
(Not to Scale)
NOTES
1. THE EXPOSED PADDLE IS ON THE TOP OF THE PACKAGE;
IT IS CONNECTED TO THE MOST NEGATIVE POTENTIAL, AGND.
2. NC = NO CONNECT. DO NOT CONNECT TO THIS PIN.
09660-010
DGND
DVDD
CLK_IN
NC
NC
ADCVDD
AGND
AGND
AVDD
NC
RLD_SJ
NC
CM_IN
NC
17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32
AVDD
56-LEAD LFCSP
DGND
IOVDD
GPIO0
GPIO1
GPIO2
GPIO3
DGND
CS
DRDY
SDI
SCLK
SDO
IOVDD
DGND
AVDD
NC
CAL_DAC_IN
NC
VREG_EN
AVDD
AGND
AGND
ADCVDD
RESET
PD
SYNC_GANG
DVDD
DGND
ECG3 12
ADAS1000-2
42
41
40
39
38
37
36
35
34
33
32
31
30
29
15
16
17
18
19
20
21
22
23
24
25
26
27
28
38 GPIO2
PIN 1
INDICATOR
NOTES
1. NC = NO CONNECT. DO NOT CONNECT TO THIS PIN.
图10. ADAS1000-2配套64引脚LQFP引脚配置
09660-009
NC
AGND
图11. ADAS1000-2配套56引脚LFCSP引脚配置
表9. 引脚功能描述
ADAS1000
LQFP
LFCSP
18, 23,
15, 20,
58, 63
51, 56
35, 46
30, 41
ADAS1000-1
LFCSP
15, 20, 51, 56
引脚名称
AVDD
描述
模拟电源。关于旁路电容的建议,参见“电源、接地和去耦策略”部分。
30, 41
ADAS1000-2
LQFP
LFCSP
18, 23,
15, 20,
58, 63
51, 56
35, 46
30, 41
IOVDD
23, 48
23, 48
26, 55
23, 48
ADCVDD
30, 51
27, 44
27, 44
30, 51
27, 44
DVDD
2, 15,
24, 25,
56, 57
31, 34,
40, 47,
50
59
1, 14,
21, 22,
49, 50
28, 29,
36, 42,
43
19
1, 14, 21, 22,
49, 50
2, 15,
24, 25,
56, 57
31, 34,
40, 47,
50
59
1, 14, 21,
22, 49,
50
28, 29,
36, 42,
43
19
AGND
数字输入和输出电平的数字电源。关于旁路电容的建议,参见“电
源、接地和去耦策略”部分。
ADC的模拟电源。一个片内线性调节器为ADC提供电源电压。此
引脚主要用于去耦目的,但是,如果用户希望使用一个效率更高
的电源来降低功耗,此引脚也可以通过外部1.8 V电源供电。这种
情况下,应让VREG_EN引脚接地以禁用ADCVDD和DVDD调节器。
ADCVDD引脚不能被用于为其它功能供电。关于旁路电容的建议,
参见“电源、接地和去耦策略”部分。
注意:当VREG_EN引脚接高时,多片ADAS1000的该信号不能接
在一起。
数字电源。一个片内线性调节器为数字内核提供电源电压。此引
脚主要用于去耦目的,但是,如果用户希望使用一个效率更高的
电源来降低功耗,此引脚也可以通过外部1.8 V电源供电。这种情
况下,应让VREG_EN引脚接地以禁用ADCVDD和DVDD调节器。关
于旁路电容的建议,参见“电源、接地和去耦策略”部分。
注意:当VREG_EN引脚接高时,多片ADAS1000的该信号不能接
在一起。
模拟地。
26, 55
DGND
数字地。
VREG_EN
使能或禁用内部用于ADCVDD和DVDD的电压调节器。此引脚接AVDD
时,使能内部电压调节器,接地时禁用。
10
11
12
13
6
5
4
3
6
5
4
3
ECG1_LA
ECG2_LL
ECG3_RA
ECG4_V1
模拟输入,左臂(LA)。
模拟输入,左腿(LL)。
模拟输入,右臂(RA)。
模拟输入,胸电极1或辅助生物电输入(V1)。
28, 29, 36, 42,
43
19
Rev. 0 | Page 15 of 80
ADAS1000/ADAS1000-1/ADAS1000-2
ADAS1000
LQFP
LFCSP
14
2
ADAS1000-1
LFCSP
2
ADAS1000-2
LQFP
LFCSP
10
11
12
13
14
6
5
4
3
2
引脚名称
ECG5_V2
ECG1
ECG2
ECG3
ECG4
ECG5
EXT_RESP_RA
EXT_RESP_LL
EXT_RESP_LA
RESPDAC_LL
SHIELD/
RESPDAC_LA
描述
模拟输入,胸电极2或辅助生物电输入(V2)。
模拟输入1。
模拟输入2。
模拟输入3。
模拟输入4。
模拟输入5。
可选外部呼吸输入。
可选外部呼吸输入。
可选外部呼吸输入。
更高性能呼吸分辨率的可选路径,呼吸DAC驱动,负侧0。
共用引脚(用户配置)。
屏蔽驱动器的输出(SHIELD)。
更高性能呼吸分辨率的可选路径,呼吸DAC驱动,负侧1 (RESPDAC_LA)。
注:如果用户使用了呼吸功能并且允许呼吸通路切换的话,SHIELD
(屏蔽层驱动)功能不可用。
更高性能呼吸分辨率的可选路径,呼吸DAC驱动,正侧。
共模输出电压(所选电极的平均值)。非设计用于驱动电流。
4
5
6
62
60
12
11
10
16
18
3
22
13
52
52
19
21
20
61
55
53
54
17
55
53
54
17
19
21
55
53
CM_IN
RLD_SJ
RLD_OUT
CAL_DAC_IO
9
7
7
9
7
REFIN
8
7
27, 28
8
9
47, 46
8
9
47, 46
8
7
8
9
REFOUT
REFGND
XTAL1, XTAL2
29
45
45
41
35
35
41
35
CS
44
32
32
44
32
SCLK
共模输入。
右腿驱动放大器的求和结。
右腿驱动放大器的输出和反馈结。
校准DAC输入/输出。主器件的输出,从器件的输入。非设计用于
驱动电流。
基准电压输入。对于独立模式,将REFOUT连接到REFIN。需要ESR <
0.2 Ω的外部10 μF电容与0.1 μF接地旁路电容并联,电容应尽可
能靠近引脚。可以将外部基准电压连接到REFIN。
基准电压输出。
基准电压地。连接到干净的地。
外部晶体连接在这两个引脚之间;外部时钟驱动应施加于CLK_IO。
每个XTAL引脚需要15 pF接地电容。
缓冲时钟输入/输出。主器件的输出,从器件的输入。上电进入高
阻抗状态。
片选和帧同步,低电平有效。在帧传输模式下,CS可用于帧传输
每个字或整套数据。
时钟输入。数据在上升沿读入移位寄存器,在下降沿读出。
43
53
33
25
33
25
43
53
33
25
SDI
PD
串行数据输入。
关断,低电平有效。
45
42
31
34
31
34
45
42
31
34
SDO
DRDY
54
24
24
54
24
RESET
52
26
26
52
26
SYNC_GANG
串行数据输出。此引脚用于回读寄存器配置数据和数据帧传输。
数字输出。此引脚为低电平时,表示转换数据可供读取,高电平时
表示繁忙。读取包数据时,必须读取整个包后,DRDY才能返回高电
平状态。
数字输入。此引脚内置上拉电阻。此引脚可将所有内部节点复位到
其上电复位值。
数字输入/输出(主器件的输出,从器件的输入)。多器件相连时,
用于同步控制。上电进入高阻抗状态。
36
40
40
GPIO0/MCS
通用I/O或主器件128 kHz SPI CS。
37
38
39
39
38
37
39
38
37
GPIO1/MSCLK
GPIO2/MSDO
GPIO3
通用I/O或主器件128 kHz SPI SCLK。
通用I/O或主器件128 kHz SPI SDO。
通用I/O。
该引脚还可以用来输出呼吸激励信号给外部电路。
RESPDAC_RA
CM_OUT/WCT
CLK_IO
Rev. 0 | Page 16 of 80
ADAS1000/ADAS1000-1/ADAS1000-2
ADAS1000
LQFP
LFCSP
1, 16,
17, 32,
33, 48,
49, 64
ADAS1000-1
LFCSP
10, 11, 12, 13,
16
ADAS1000-2
LQFP
LFCSP
10, 11,
1, 3, 4,
12, 13,
5, 6,
16, 18,
16, 17,
46, 47,
20, 22,
52, 54
27, 28,
32, 33,
48, 49,
60, 62,
64
36
40
37
39
38
38
39
37
18
61
29
57
57
17
45
57
引脚名称
NC
描述
不连接。请勿连接到这些引脚。(参见图7、图9、图10、图11)。
GPIO0
GPIO1
GPIO2
GPIO3
SHIELD
CAL_DAC_IN
CLK_IN
EPAD
通用I/O。
通用I/O。
通用I/O。
通用I/O。
屏蔽驱动器的输出。
校准DAC输入。配套器件的输入。校准信号应来自主器件。
缓冲时钟输入。此引脚应通过主器件CLK_IO引脚驱动。
裸露焊盘。裸露焊盘位于封装之上,连接到最大负电位AGND。
Rev. 0 | Page 17 of 80
ADAS1000/ADAS1000-1/ADAS1000-2
典型工作特性
8
15
10
INPUT REFERRED NOISE (µV)
4
2
0
–2
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
–5
图12. 折合到输入端噪声:0.5 Hz至40 Hz带宽,2 kHz数据速率,
GAIN 0 (1.4)
8
–15
09660-039
0
TIME (Seconds)
0.5Hz TO 150Hz
GAIN SETTING 3 = 4.2
DATA RATE = 2kHz
10 SECONDS OF DATA
0
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
TIME (Seconds)
图15. 折合到输入端噪声:0.5 Hz至150 Hz带宽,2 kHz数据速率,
GAIN 3 (4.2)
25
0.5Hz TO 40Hz
GAIN SETTING 3 = 4.2
DATA RATE = 2kHz
10 SECONDS OF DATA
INPUT REFERRED NOISE (µV)
6
INPUT REFERRED NOISE (µV)
0
–10
–4
–6
5
09660-042
INPUT REFERRED NOISE (µV)
0.5Hz TO 40Hz
GAIN SETTING 0 = 1.4
DATA RATE = 2kHz
6 10 SECONDS OF DATA
4
2
0
–2
LA 150Hz
LA 40Hz
20
15
10
5
0
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
TIME (Seconds)
0
09660-040
GAIN 2
GAIN 3
图16. ECG通道噪声性能(0.5 Hz至40 Hz或0.5 Hz至150 Hz带宽)
与增益设置的关系
15
0.0020
10
AVDD = 3.3V
GAIN SETTING 0 = 1.4
0.0018
GAIN ERROR (%)
5
0
–5
–10
0
1
2
3
4
5
6
TIME (Seconds)
7
8
9
0.0016
0.0014
0.0012
0.5Hz TO 150Hz
GAIN SETTING 0 = 1.4
DATA RATE = 2kHz
10 SECONDS OF DATA
10
09660-041
INPUT REFERRED NOISE (µV)
GAIN 1
GAIN SETTING
图13. 折合到输入端噪声:0.5 Hz至40 Hz带宽,2 kHz数据速率,
GAIN 3 (4.2)
–15
GAIN 0
图14. 折合到输入端噪声:0.5 Hz至150 Hz带宽,2 kHz数据速率,
GAIN 0 (1.4)
Rev. 0 | Page 18 of 80
0.0010
LA
LL
RA
V1
ELECTRODE INPUT
图17. 典型增益误差与通道的关系
V2
09660-044
–6
09660-043
–4
ADAS1000/ADAS1000-1/ADAS1000-2
0.121
0.215
AVDD = 3.3V
0.210
0.101
0.205
0.081
THRESHOLD (V)
0.061
0.041
0.200
0.195
0.190
0.021
GAIN 0
GAIN 1
GAIN 2
GAIN 3
0.180
–40
ECG DC LEAD-OFF THRESHOLD
RLD DC LEAD-OFF THRESHOLD
–20
0
GAIN SETTING
图18. 典型增益误差与增益的关系
2.420
0 = 1.4
1 = 2.1
2 = 2.8
3 = 4.2
HIGH THRESHOLD (V)
–0.15
–0.20
2.405
2.400
2.395
2.390
2.385
–0.25
GAIN ERROR G0
GAIN ERROR G1
GAIN ERROR G2
GAIN ERROR G3
–0.35
–40
–20
0
20
40
60
80
TEMPERATURE (°C)
2.380
2.375
–40
09660-046
–0.30
0
20
40
0
60
80
AVDD = 3.3V
–1
–2
–3
1
–4
GAIN (dB)
2
0
–1
–5
–6
–2
–7
–3
–8
–4
–9
0.8
1.3
1.8
VOLTAGE (V)
2.3
09660-047
LEAKAGE (nA)
–20
图22. 直流导联脱落比较器阈值上限与温度的关系
AVDD = 3.3V
GAIN SETTING 0 = 1.4
+85°C
+55°C
+25°C
–5°C
–40°C
ECG DC LEAD-OFF THRESHOLD
RLD DC LEAD-OFF THRESHOLD
TEMPERATURE (°C)
图19. 所有增益设置的典型增益误差与温度的关系
–5
0.3
AVDD = 3.3V
09660-049
GAIN ERROR (%)
–0.10
3
80
2.410
–0.05
4
60
2.415
0
5
40
图21. 直流导联脱落比较器阈值下限与温度的关系
0.15
AVDD = 3.3V
GAIN SETTING
0.10 GAIN SETTING
GAIN SETTING
0.05 GAIN SETTING
20
TEMPERATURE (°C)
09660-048
0.001
09660-045
0.185
–10
1
10
100
1k
FREQUENCY (Hz)
图23. 滤波器响应:40 Hz滤波器使能、2 kHz数据速率;
数字滤波器概况见图72
图20. 输入电压范围内的典型ECG通道漏电流与
温度的关系
Rev. 0 | Page 19 of 80
09660-050
GAIN ERROR (%)
AVDD = 3.3V
ADAS1000/ADAS1000-1/ADAS1000-2
0
0
AVDD = 3.3V
–1
–1
–2
–2
–4
GAIN (dB)
GAIN (dB)
–3
–5
–6
–3
–4
–7
–8
–5
–9
10
100
1k
FREQUENCY (Hz)
–6
AVDD = 3.3V
1
10
图24. 滤波器响应:150 Hz滤波器使能、2 kHz数据速率;
数字滤波器概况见图72
0
0
–1
–2
–2
–5
–6
100k
AVDD = 3.3V
–4
–5
–6
–7
–7
–8
100
1k
FREQUENCY (Hz)
–9
1
100
1k
10k
100k
80
FREQUENCY (Hz)
图25. 滤波器响应:250 Hz滤波器使能、2 kHz数据速率;
数字滤波器概况见图72
0
10
09660-055
10
09660-052
1
09660-056
–8
–9
图28. 滤波器响应:128 kHz数据速率;
数字滤波器概况见图72
1.8010
AVDD = 3.3V
–1
1.8005
–2
1.8000
–3
VOLTAGE (V)
1.7995
–4
–5
–6
1.7990
1.7985
1.7980
–7
1.7975
–8
1.7970
–9
1
10
100
1k
FREQUENCY (Hz)
09660-053
GAIN (dB)
10k
–3
–4
GAIN (dB)
GAIN (dB)
–3
–10
1k
图27. 模拟通道带宽
–1
–10
100
FREQUENCY (Hz)
09660-054
1
09660-051
–10
图26. 滤波器响应:450 Hz滤波器使能、2 kHz数据速率;
数字滤波器概况见图72
1.7965
–40
–20
0
20
40
TEMPERATURE (°C)
图29. 典型内部VREF与温度的关系
Rev. 0 | Page 20 of 80
60
ADAS1000/ADAS1000-1/ADAS1000-2
805
AVDD = 3.3V
AVDD SUPPLY CURRENT (µA)
1.2995
1.2990
1.2985
1.2980
0
20
40
60
80
TEMPERATURE (°C)
780
775
765
–40
–20
0
20
40
60
80
TEMPERATURE (°C)
图30. VCM_REF与温度的关系
图33. 典型AVDD电源电流与温度的关系,待机模式
12.65
12.50
AVDD = 3.3V
5 ECG CHANNELS ENABLED
INTERNAL LDO UTILIZED
12.45 HIGH PERFORMANCE/LOW NOISE MODE
LOW NOISE/HIGH
PERFORMANCE MODE
12.60
12.40
CURRENT (mA)
AVDD SUPPLY CURRENT (mA)
785
09660-069
–20
09660-057
1.2970
–40
12.35
12.30
12.55
12.50
12.45
12.40
12.25
–20
0
20
40
60
80
TEMPERATURE (°C)
12.35
3.0
09660-060
12.20
–40
RESPIRATION MAGNITUDE (V)
3.415
3.410
3.405
20
40
60
TEMPERATURE (°C)
80
09660-058
3.400
0
4.5
5.0
5.5
6.0
0.142955
3.420
–20
4.0
图34. 典型AVDD电源电流与AVDD电源电压的关系
AVDD = 3.3V
5 ECG CHANNELS ENABLED
ADCVDD AND DVDD SUPPLIED EXTERNALLY
HIGH PERFORMANCE/LOW NOISE MODE
3.395
–40
3.5
VOLTAGE (V)
图31. 典型AVDD电源电流与温度的关系,
使用内部ADVCDD/DVDD电源
AVDD SUPPLY CURRENT (mA)
790
770
1.2975
3.425
795
09660-059
VOLTAGE (V)
1.3000
3.430
AVDD = 3.3V
800
1.3005
AVDD = 3.3V
ECG PATH/DEFIB/CABLE IMPEDANCE = 0 Ω
PATIENT IMPEDANCE = 1kΩ
RESPIRATION RATE = 10RESPPM
0.142950 RESPAMP = 11 = 60µA p-p
RESPGAIN = 0011 = 4
0.142945
0.142940
0.142935
0.142930
0.142925
0
5
10
15
20
25
TIME (Seconds)
图35. 200 mΩ阻抗变化下的呼吸,使用内部呼吸路径,
利用0 Ω病人电缆测量
图32. 典型AVDD电源电流与温度的关系,
使用外部提供的ADVCDD/DVDD
Rev. 0 | Page 21 of 80
30
09660-062
1.3010
ADAS1000/ADAS1000-1/ADAS1000-2
0.517390
AVDD = 3.3V
ECG PATH/DEFIB/CABLE IMPEDANCE = 0Ω
PATIENT IMPEDANCE = 1kΩ
0.121140 RESPIRATION RATE = 10RESPPM
RESPAMP = 11 = 60µA p-p
RESPGAIN = 0011 = 4
0.121125
0.517375
0.517370
0.121120
0.517365
0.121115
0.517360
0
5
10
15
20
25
30
TIME (Seconds)
RESPAMP = 11 = 60µA p-p
RESPGAIN = 0011 = 4
0
5
RESPIRATION MAGNITUDE (V)
0.663140
0
5
10
15
20
25
30
TIME (ms)
30
30
AVDD = 3.3V
TIME (seconds)
ECG PATH/DEFIB/CABLE IMPEDANCE = 1.5k Ω/600pF
PATIENT IMPEDANCE = 1kΩ
EXTCAP = 1nF
0.159770 RESPIRATION RATE = 10RESPPM
RESPAMP = 11 = 60µA p-p
RESPGAIN = 0011 = 4
0.159765
0.159760
0.159755
0.159745
0
0.159126
0.159125
RESPIRATION MAGNITUDE (V)
0.062360
0.062355
0.062350
0.062345
AVDD = 3.3V
ECG PATH/DEFIB/CABLE IMPEDANCE = 0Ω
PATIENT IMPEDANCE = 1kΩ
EXTCAP = 100pF
RESPIRATION RATE = 10RESPPM
RESPAMP = 11 = 60µA p-p
RESPGAIN = 0011 = 4
5
10
15
15
20
25
AVDD = 3.3V
ECG PATH/DEFIB/CABLE IMPEDANCE = 1.5kΩ/600pF
PATIENT IMPEDANCE = 1kΩ
0.159124
0.159123
0.159122
0.159121
0.159120
0.159119 EXTCAP= 1nF
20
25
TIME (ms)
30
09660-065
0
10
图40. 200 mΩ阻抗变化下的呼吸,
使用外部呼吸DAC驱动1 nF外部电容,
利用1.5 kΩ病人电缆测量
0.062365
0.062340
5
TIME (ms)
图37. 200 mΩ阻抗变化下的呼吸,使用内部呼吸路径,
利用5 kΩ病人电缆测量
RESPIRATION MAGNITUDE (V)
30
0.159750
0.663135
09660-064
RESPIRATION MAGNITUDE (V)
0.663145
0.062335
25
0.159775
0.663150
0.663130
20
图39. 200 mΩ阻抗变化下的呼吸,
使用外部呼吸DAC驱动100 pF外部电容,
利用5 kΩ病人电缆测量
AVDD = 3.3V
ECG PATH/DEFIB/CABLE IMPEDANCE = 5k Ω
PATIENT IMPEDANCE = 1kΩ
RESPIRATION RATE = 10RESPPM
RESPAMP = 11 = 60µA p-p
RESPGAIN = 0011 = 4
0.663155
15
TIME (Seconds)
图36. 100 mΩ阻抗变化下的呼吸,使用内部呼吸路径,
利用0 Ω病人电缆测量
0.663160
10
09660-067
0.121130
0.517380
09660-066
0.121135
09660-068
RESPIRATION MAGNITUDE (V)
AVDD = 3.3V
ECG PATH/DEFIB/CABLE IMPEDANCE = 5k Ω/250pF
PATIENTIMPEDANCE = 1k Ω
EXTCAP = 100pF
0.517385 RESPIRATION RATE = 10RESPPM
09660-063
RESPIRATION MAGNITUDE (V)
0.121145
0.159118
RESPIRATION RATE = 10RESPPM
RESPAMP = 11 = 60µA p-p
RESPGAIN = 0011 = 4
0
5
10
15
20
25
TIME (Seconds)
图41. 100 mΩ阻抗变化下的呼吸,
使用外部呼吸DAC驱动1 nF外部电容,
利用1.5 kΩ病人电缆测量
图38. 200 mΩ阻抗变化下的呼吸,
使用外部呼吸DAC驱动100 pF外部电容,
利用0 Ω病人电缆测量
Rev. 0 | Page 22 of 80
ADAS1000/ADAS1000-1/ADAS1000-2
50
40
30
LA
LL
RA
V1
V2
AVDD = 3.3V
100
20
50
10
INL (µV/RTI)
DNL ERROR (µV RTI)
150
LA
LL
RA
V1
V2
AVDD = 3.3V
0
–10
0
–50
–20
–30
–100
0.5
0.7
0.9
1.1
1.3
1.5
1.7
1.9
2.1
2.3
INPUT VOLTAGE (V)
–150
0.3
09660-070
–50
0.3
40
150
1.1
1.3
1.5
1.7
1.9
AVDD = 3.3V
2.1
2.3
GAIN0
GAIN1
GAIN2
GAIN3
100
20
10
INL (µV/RTI)
DNL ERROR (µV RTI)
30
0.9
图45. 不同电极通道的INL与输入电压的关系,2 kHz数据速率
–40°C
–5°C
+25°C
+55°C
+85°C
AVDD = 3.3V
0.7
INPUT VOLTAGE (V)
图42. 不同电极、25°C时的DNL与输入电压范围的关系
50
0.5
09660-074
–40
0
–10
50
0
–20
–50
–30
0.5
0.7
0.9
1.1
1.3
1.5
1.7
1.9
2.1
2.3
INPUT VOLTAGE (V)
AVDD = 3.3V
150
1.1
1.3
1.5
1.7
1.9
2.1
2.3
AVDD = 3.3V
GAIN0
GAIN1
GAIN2
GAIN3
50
0
–50
–50
–100
–100
0.5
0.7
0.9
1.1
1.3
1.5
INPUT VOLTAGE (V)
1.7
1.9
2.1
2.3
–150
0.3
图44. 不同增益设置下的INL与输入电压的关系,2 kHz数据速率
0.5
0.7
0.9
1.1
1.3
1.5
INPUT VOLTAGE (V)
1.7
1.9
2.1
2.3
09660-076
INL (µV/RTI)
0
09660-073
INL (µV/RTI)
0.9
100
50
–150
0.3
0.7
INPUT VOLTAGE (V)
GAIN0
GAIN1
GAIN2
GAIN3
100
0.5
图46. 不同增益设置下的INL与输入电压的关系,16 kHz数据速率
图43. 不同温度下的DNL与输入电压范围的关系
150
–100
0.3
09660-071
–50
0.3
09660-075
–40
图47. 不同增益设置下的INL与输入电压的关系,128 kHz数据速率
Rev. 0 | Page 23 of 80
ADAS1000/ADAS1000-1/ADAS1000-2
0
120
AVDD = 3.3V
GAIN 0
DATA RATE = 2kHz
FILTER SETTING = 150Hz
–20
80
60
LOOP GAIN (dB)
–60
–80
–100
–120
40
20
0
–40
–160
–60
–180
0
50
100
150
200
250
300
350
400
450
500
FREQUENCY (Hz)
–80
100m
100
1k
10k
100k
1M
10M 100M
1G
1G
图51. 无负载时ADAS1000右腿驱动放大器的开环
增益响应
0
AVDD = 3.3V
–0.5dBFS
10Hz INPUT SIGNAL
–50
100
LOOP GAIN (Phase)
SNR
AMPLITUDE (dB)
10
FREQUENCY (Hz)
图48. 60 Hz输入信号下的FFT
150
1
09660-080
–140
09660-081
–20
09660-077
AMPLITUDE (dBFS)
–40
100
50
0
–100
–150
–200
–250
–50
–300
–100
GAIN 0
GAIN 1
GAIN 2
09660-078
THD
GAIN 3
GAIN SETTING
AVDD = 3.3V
DRDY
2
AVDD
A CH1
2.48V
09660-079
1
M1.00ms
T 22.1%
1
10
100
1k
10k
100k
1M
10M 100M
FREQUENCY (Hz)
图52. 无负载时ADAS1000右腿驱动放大器的开环
相位响应
图49. 不同增益设置下的SNR和THD
CH1 2.00V CH2 1.00V
–350
100m
图50. AVDD线上电至DRDY变为低电平(就绪)
Rev. 0 | Page 24 of 80
ADAS1000/ADAS1000-1/ADAS1000-2
应用信息
概述
ADAS1000/ADAS1000-1/ADAS1000-2旨在为各种医疗应用
提 供 心 电 图 (ECG)前 端 解 决 方 案 。 除 ECG测 量 外 ,
ADAS1000还能测量胸阻抗(呼吸),起搏器脉冲,并将所有
测量信息以数据帧的形式提供给主控制器,以可编程数据
速率提供导联/矢量或电极数据。ADAS1000/ADAS1000-1/
ADAS1000-2设计用于简化ECG信号采集任务,适合监护和
诊断应用。ADAS1000能够提供丰富的、高精度的数据输
REFIN REFOUT
CAL_DAC_IO
RLD_SJ
RLD_OUT CM_IN
出 给 后 端 的 心 电 算 法 平 台 , 如 DSP、 FPGA以 及 各 种
MCU。ADAS1000/ADAS1000-1/ADAS1000-2既适用于低功
耗、便携式遥测应用,也适用于线路供电系统,其功耗与
噪声性能可灵活地调整以适应不同的要求。
这些器件还通过校准DAC特性提供一套直流和交流测试激
励、CRC冗余校验,以及对所有相关寄存器地址空间的回
读功能。
DRIVEN
LEAD
AMP
–
VREF
CALIBRATION
DAC
SHIELD
CM_OUT/WCT
SHIELD
DRIVE
AMP
+
ADCVDD, DVDD
1.8V
REGULATORS
ADCVDD
DVDD
ADAS1000
RESPIRATION
DAC
VCM
10k
COMMONMODE AMP
10k
IOVDD
+
–
VCM_REF
(1.3V)
AC
LEAD-OFF
DAC
AVDD
AC
LEAD-OFF
DETECTION
VREF
PACE
DETECTION
DC LEADOFF/MUXES
ECG PATH
ECG1_LA
AMP
ADC
CS
ECG2_LL
ECG3_RA
ECG4_V1
ECG5_V2
AMP
ADC
AMP
ADC
AMP
ADC
AMP
ADC
SCLK
SDI
FILTERS,
CONTROL,
AND
INTERFACE
LOGIC
GPIO0/MCS
GPIO1/MSCLK
GPIO2/MSDO
GPIO3
EXT_RESP_LL
AMP
ADC
MUX
RESPIRATION PATH
RESPDAC_LL
RESPDAC_RA
REFGND
AGND
DGND
图53. ADAS1000简化功能框图
Rev. 0 | Page 25 of 80
CLOCK GEN/OSC/
EXTERNAL CLK
SOURCE
XTAL1
XTAL2
CLK_IO
09660-011
RESPDAC_LA
PD
RESET
SYNC_GANG
EXT_RESP_LA
EXT_RESP_RA
SDO
DRDY
ADAS1000/ADAS1000-1/ADAS1000-2
CAL_DAC_IO
RLD_SJ
VREF
CALIBRATION
DAC
CM_IN
CM_OUT/WCT
SHIELD
SHIELD
DRIVE
AMP
AVDD
IOVDD
ADCVDD, DVDD
1.8V
REGULATORS
VCM_REF
(1.3V)
ADCVDD
DVDD
ADAS1000-1
COMMONMODE AMP
10kΩ
AC
LEAD-OFF
DAC
RLD_OUT
DRIVEN
LEAD
AMP
VCM
10kΩ
REFIN REFOUT
VREF
AC
LEAD-OFF
DETECTION
ECG PATH
ECG1_LA
AMP
ADC
CS
ECG2_LL
DC LEADOFF/MUXES
AMP
ECG4_V1
AMP
ADC
ADC
SDI
FILTERS,
CONTROL,
AND
INTERFACE
LOGIC
SDO
DRDY
PD
RESET
SYNC_GANG
ADC
GPIO0/MCS
GPIO1/MSCLK
ECG5_V2
AMP
GPIO2/MSDO
GPIO3
ADC
CLOCK GEN/OSC/
EXTERNAL CLK
SOURCE
REFGND
AGND
DGND
图54. ADAS1000-1简化功能框图
Rev. 0 | Page 26 of 80
XTAL1 XTAL2
CLK_IO
09660-012
ECG3_RA
AMP
SCLK
ADAS1000/ADAS1000-1/ADAS1000-2
REFIN
REFOUT CAL_DAC_IN
RLD_SJ
AVDD
CM_IN
VREF
10kΩ
COMMONMODE AMP
10kΩ
AC
LEAD-OFF
DAC
ADCVDD, DVDD
1.8V
REGULATORS
IOVDD
ADCVDD
DVDD
ADAS1000-2
VREF
AC
LEAD-OFF
DETECTION
ECG PATH
ECG1
AMP
ADC
CS
ECG2
AMP
SCLK
ADC
SDI
DC LEADOFF/MUXES
AMP
ECG4
ECG5
ADC
FILTERS,
CONTROL,
AND
INTERFACE
LOGIC
SDO
DRDY
PD
AMP
ADC
RESET
SYNC_GANG
AMP
ADC
GPIO0
GPIO1
GPIO2
GPIO3
REFGND
AGND
09660-013
ECG3
DGND
图55. ADAS1000-2从器件简化功能框图
Rev. 0 | Page 27 of 80
ADAS1000/ADAS1000-1/ADAS1000-2
ECG输入—电极/导联
极数据计算。注意,对于128 kHz数据速率,导联数据仅在
ADAS1000/ADAS1000-1/ADAS1000-2 ECG产品由5路ECG
模拟导联模式下可用,如图57所示。此数据速率无法使用
输入和一个参考驱动RLD(右腿驱动)组成。典型的5导联/
数字导联模式。
矢量应用使用其中的4路ECG输入(ECG3_RA、ECG1_LA、
将一个ADAS1000或ADAS1000-1器件与一个ADAS1000-2从
ECG2_LL、ECG4_V1)和RLD路径,留下一路ECG备用(可
器件组合使用,可以实现12导联(10电极)系统,如“组合工
用于其它目的,如校准或温度测量等)。需要时,V1和V2
作模式”部分所述。此时,9个ECG电极和1个RLD电极实现
输入通道均可用于其它测量。如此使用时,输入级的负端
10电极系统,同样留下一个备用ECG通道,它可用于上面
可以切换到内部固定VCM_REF = 1.3 V,详情见表48。
提到的其它目的。这种系统中,具有9个专用电极的好处
在5导联系统中,ADAS1000/ADAS1000-1/ADAS1000-2可以
是可以根据电极测量和计算提供导联信息,而不是从其它
直接通过串行接口以所有帧速率提供导联I、导联II、导联
导联测量得出导联。
III数据或电极数据。其它ECG导联可以通过用户软件从
表10列出了从各电极测量结果计算导联(矢量)的方法。
ADAS1000/ADAS1000-1/ADAS1000-2提供的导联数据或电
表10. 导联组成1
ADAS1000或ADAS1000-1
增加ADAS1000-2从器件后实现的12导联
导联名称
I
II
III
aVR2
aVL2
aVF2
V1’
V2’
V3’
V4’
V5’
V6’
组成
LA – RA
LL – RA
LL – LA
RA – 0.5 × (LA + LL)
LA – 0.5 × (LL + RA)
LL – 0.5 × (LA + RA)
V1 – 0.333 × (LA + RA + LL)
V2 – 0.333 × (LA + RA + LL)
V3 – 0.333 × (LA + RA + LL)
V4 – 0.333 × (LA + RA + LL)
V5 – 0.333 × (LA + RA + LL)
V6 – 0.333 × (LA + RA + LL)
等价公式
−0.5 × (I + II)
0.5 × (I − III)
0.5 × (II + III)
这些导联组成适用于ADAS1000主器件配置为导联模式(模拟或数字导联模式)且VCM = WCT = (RA + LA + LL)/3的场合。利用主从器件配置12导联时,从主器件
(CM_OUT)获得的VCM信号施加于从器件的CM_IN。为使从器件正确工作,从器件必须配置为电极模式(参见表35中的FRMCTL寄存器)。
2
这些扩充导联不是在ADAS1000内计算,而是从主机DSP/微控制器/FPGA导出。
1
Rev. 0 | Page 28 of 80
ADAS1000/ADAS1000-1/ADAS1000-2
ADAS1000/ADAS1000-1/ADAS1000-2采用直流耦合方法,
要求前端偏置,以便在相对较低电源电压施加的动态范围
限制以内工作。右腿驱动环路通过迫使所有选定电极的电
气平均值达到内部1.3 V电平VCM_REF来执行此功能,从而使
各通道的可用信号范围最大化。
ECG通道
ECG通道由以下部分组成:一个可编程增益、低噪声、差
分前置放大器,一个固定增益抗混叠滤波器,缓冲器,以
及一个ADC(见图56)。每个电极输入路由至其PGA同相输
入。内部开关允许PGA的反相输入连接到其它电极和/或威
尔逊中心电端,以提供差分模拟处理(模拟导联模式),计
算某些或全部电极的平均值,或内部1.3 V共模基准电压
(VCM_REF)。后两种模式支持数字导联模式(导联在片内
计算)和电极模式(导联在片外计算)。无论何种情况,内部
基准电平都会从最终导联数据中扣除。
所有ECG通道放大器均利用斩波来最小化ECG频段中的1/f
噪声贡献。斩波频率约为250 kHz,远大于任何目标信号的
带宽。双极点抗混叠滤波器具有约65 kHz的带宽,支持数字
起搏信号检测,同时仍能在ADC采样速率提供80 dB以上的
衰减。ADC本身是一个14位、2 MHz SAR转换器,1024倍过
采样有助于实现所需的系统性能。ADC的满量程输入范围
为2 × VREF或3.6 V,不过ECG通道的模拟部分会将有用信号
摆幅限制在大约2.8 V。
ADAS1000
ELECTRODE
ELECTRODE
AVDD
EXTERNAL
RFI AND DEFIB
PROTECTION
EXTERNAL
RFI AND DEFIB
PROTECTION
PREAMP
G = 1, 1.5, 2, 3
+
DIFF AMP
BUFFER
FILTER G = 1.4
–
fS VREF
ADC
14
ELECTRODE
VCM
SHIELD DRIVER
图56. 单个ECG通道的简化示意图
Rev. 0 | Page 29 of 80
09660-014
PATIENT
CABLE
TO COMMON-MODE AMPLIFIER
FOR DRIVEN LEG AND
SHIELD DRIVER
ADAS1000/ADAS1000-1/ADAS1000-2
数字导联配置和计算
电极/导联信息和输入级配置
当ADAS1000/ADAS1000-1/ADAS1000-2配置为数字导联模
式时(参见表35的FRMCTL寄存器0x0A[4]),数字内核将根
据电极信号计算各导联。对于导联I/导联II/导联III,这非
常简单。计算V1’和V2’需要WCT,用于此目的的WCT也是
在内部计算。这种模式会忽略CMREFCTL寄存器(0x05)指
定的共模配置。数字导联计算仅适用于2 kHz和16 kHz两种
数据速率。
ADAS1000/ADAS1000-1/ADAS1000-2的输入级有多种不同
配置方式。输入放大器是差分放大器,可配置为在模拟域
产生导联,位于ADC之前。此外,在用户的控制下,数字
数据可以配置为提供电极或导联格式,如表35所示。这使
得输入级具有极大的灵活性,适合各种不同的应用。
模拟导联配置和计算
当CHCONFIG = 1时,导联在模拟输入级中配置,如图58所
示。它使用传统的仪表放大器结构,导联信息先于数字化
执行,WCT利用共模放大器创建。虽然这会导致模拟域中
的导联II反转,但可以进行数字校正,使输出数据具有正
确的极性。
单端输入电极
这种模式下,电极数据相对于共模信号VCM进行数字化,
它可以配置成相关ECG电极的任意组合。共模信号产生由
CMREFCTL寄存器控制,如表30所示。
公共电极配置
这种模式下,所有电极均相对一个公共电极进行数字化,
例如RA。标准导联必须通过后处理ADAS1000/ADAS1000-1/
ADAS1000-2的输出数据来计算。参见图60。
0
0
1
2
3
4
5
6
7
0
0
0
1
MODE
WORD1
WORD2
WORD3
WORD4
WORD5
SINGLE-ENDED
LEAD I
INPUT, DIGITALLY
CALCULATED LEADS (LA − RA)
LEAD II
V1’
V2’
(LL − RA) (LL − LA)
(V1 − WCT4)
(V2 − WCT4)
COMMON
LEAD I
ELECTRODE (CE)
LEADS (HERE RA
(LA − RA)
ELECTRODE IS
CONNECTED TO THE
CE ELECTRODE
(CM_IN) AND V3 IS ON
ECG3 INPUT)5
LEAD II
V1’
V2’
0
1
0
ANALOG LEADS6
LEAD I
(LA − RA)
1
0
0
SINGLE-ENDED
INPUT ELECTRODE
RELATIVE TO VCM7
1
0
1
LEADS FORMED
RELATIVE TO A
COMMON
ELECTRODE (CE) 5
LEAD III
V3’
(LL − RA) (V3 – RA) − (LA − RA) − (LL − RA)
(V1 − RA) − (LA − RA) + (LL − RA)
(V2 − RA) − (LA − RA) + (LL − RA)
3
3
3
LEAD II
LEAD III
(LL − RA) (LL − LA)
V1’
(V1 − VCM)
V2’
(V2 − VCM)
LA − VCM LL − VCM RA − VCM
V1 − VCM
V2 − VCM
LA − CE
V2 − CE
V3 − CE
LL − CE
V1 − CE
REGISTER FRMCTL, BIT DATAFMT: 0 = LEAD/VECTOR MODE; 1 = ELECTRODE MODE.
REGISTER ECGCTL, BIT CHCONFIG: 0 = SINGLE ENDED INPUT (DIGITAL LEAD MODE OR ELECTRODE MODE); 1 = DIFFERENTIAL INPUT (ANALOG LEAD MODE).
REGISTER CMREFCTL, BIT CEREFEN: 0 = CE DISABLED; 1 = CE ENABLED.
WILSON CENTRAL TERMINAL (WCT) = (RA + LA + LL)/3, THIS IS A DIGITALLY CALCULATED WCT BASED ON THE RA, LA, LL MEASUREMENTS.
COMMON ELECTRODE MODE AS SHOWN IN FIGURE 60.
ANALOG LEAD MODE AS SHOWN IN FIGURE 58.
SINGLE-ENDED INPUT ELECTRODE MODE AS SHOWN IN FIGURE 59.
图57. 电极和导联配置
Rev. 0 | Page 30 of 80
09660-061
0x0A 0x01 0x05
[4]1 [10] 2 [8]3
ADAS1000/ADAS1000-1/ADAS1000-2
CM_OUT/WCT
VCM = WCT = (LA + LL + RA)/3
COMMONMODE AMP
ECG1_LA
ECGCTL 0x01[10] CHCONFIG = 1
FRMCTL 0x0A[4] DATAFMT = 0
DIFFERENTIAL INPUT – LEAD FORMAT
LEAD I
+
(LA – RA)
ADC
AMP
–
+
AMP
ECG2_LL
ADC
–
LEAD II
(LL – RA)*
+
AMP
ECG3_RA
LEAD III
(LL – LA)
ADC
–
*GETS MULITPLED
BY –1 IN DIGITAL
+
AMP
ECG4_V1
ADC
–
V1’ = V1 – WCT
WCT = (LA + LL + RA)/3
+
AMP
ECG5_V2
ADC
–
WCT = (LA + LL + RA)/3
09660-015
CM_IN
for example RA
V2’ = V2 – WCT
COMMON
ELECTRODE CE IN
图58. 灵活的前端配置—相对于威尔逊中心电端(WCT)的模拟导联模式配置
VCM
COMMONMODE AMP
ECG1_LA
COMMON MODE
CAN BE ANY
COMBINATION
OF ELECTRODES
ECGCTL 0x01[10] CHCONFIG = 0
FRMCTL 0x0A[4] DATAFMT = 1
SINGLE ENDED ELECTRODE FORMAT
+
AMP
ADC
+
AMP
ADC
+
AMP
ADC
+
AMP
ADC
+
AMP
ADC
–
ECG 2_LL
–
ECG3_RA
–
ECG4_V1
–
ECG5_V2
–
CM_IN
for example, RA
COMMON
ELECTRODE CE IN
LA – VCM
LL – VCM
RA – VCM
V1 – VCM
V2 – VCM
FRMCTL 0x0A[4] = 0 CONFIGURES
SINGLE-ENDED LEAD FORMAT
WHERE LEADS ARE CALCULATED
DIGITALLY AFTER ADC PROCESSING.
图59. 灵活的前端配置—单端电极配置
Rev. 0 | Page 31 of 80
09660-016
CM_OUT/WCT
ADAS1000/ADAS1000-1/ADAS1000-2
VCM = RA
COMMONMODE AMP
ECG1_LA
ECGCTL 0x01[10] CHCONFIG = 0
FRMCTL 0x0A[4] DATAFMT = 1
CMREFCTL 0x05[8] CEREFEN = 1
SINGLE ENDED ELECTRODE FORMAT
+
AMP
ADC
+
AMP
ADC
+
AMP
ADC
+
AMP
ADC
+
AMP
ADC
–
ECG2_LL
–
ECG3_RA = V3
–
ECG4_V1
–
ECG5_V2
–
CM_IN = RA
COMMON
ELECTRODE CE IN
LA – RA
LL – RA
V3 – RA
V1 – RA
V2 – RA
FRMCTL 0x0A[4] = 0 CONFIGURES
SINGLE-ENDED ELECTRODE FORMAT
WHERE LEADS ARE CALCULATED
DIGITALLY AFTER ADC PROCESSING.
图60. 灵活的前端配置—公共电极配置
Rev. 0 | Page 32 of 80
09660-017
CM_OUT/WCT
ADAS1000/ADAS1000-1/ADAS1000-2
ESIS滤波
除颤器保护
ADAS1000/ADAS1000-1/ADAS1000-2片内无高频电刀干扰
抑制(ESIS)功能。应用若需要ESIS保护,必须使用外部器件。
ADAS1000/ADAS1000-1/ADAS1000-2片内无除颤保护功
能。应用若需要除颤保护,必须使用外部器件。图61和
图62给出了外部除颤保护的例子,每个ECG通道均需要,
位于RLD路径和CM_IN路径(若使用CE输入模式)。注意,
两种情况下,ECG路径总电阻均假定为5 kΩ。图中连接到
RLD的22 MΩ电阻是可选电阻,用于为开路ECG电极提供安
全终端电压,其值可以更大。注意,如果使用这些电阻,
直流导联脱落功能在最高电流设置下性能最佳。
如图63所示,各ECG通道都提供了许多功能的信号路径(呼
吸除外,它仅连接到ECG1_LA、ECG2_LL和ECG3_RA引脚)。
注意,通道使能开关位于RLD放大器连接之后,从而允许
连接RLD(重定向至任意一条ECG路径)。CM_IN路径的处
理方式与ECG信号相同。
500Ω
4kΩ
ELECTRODE
ARGON/NEON
BULB
PATIENT
CABLE
RLD
ECG1
ADAS1000/
ADAS1000-1/
ADAS1000-2
SP724
22MΩ1
500Ω
4kΩ
ELECTRODE
500Ω
AVDD
22MΩ1
500Ω
ECG2
AVDD
ARGON/NEON
BULB
09660-018
PATIENT
CABLE
ECG路径输入复用
SP724
1OPTIONAL.
图61. ECG路径上的除颤保护示例——使用氖泡
PATIENT
CABLE
ELECTRODE
4.5kΩ
500Ω
AVDD
SP7242
PATIENT
CABLE
ELECTRODE
ECG1
22MΩ1
ADAS1000/
ADAS1000-1/
ADAS1000-2
RLD
22MΩ1
4.5kΩ
500Ω
ECG2
AVDD
09660-019
SP7242
1OPTIONAL.
2TWO SP724 CHANNELS PER ELECTRODE MAY PROVIDE BEST PROTECTION.
图62. ECG路径上的除颤保护示例——使用二极管保护
RLD AMP
RESPIRATION
INPUT
DCLO
CURRENT
ACLO
CURRENT
CALDAC
INPUT AMPLIFIER
ECG PIN
+
–
CHANNEL
ENABLE
TO
FILTERING
MUX FOR LEAD CONFIG,
COMMON ELECTRODE
+
–
TO CM
AVERAGING
ADAS1000
图63. 典型ECG通道输入复用
Rev. 0 | Page 33 of 80
VCM
FROM CM
AVERAGING
09660-020
1.3V VCM_REF
ADAS1000/ADAS1000-1/ADAS1000-2
共模选择和均值
开关的使用存在多项限制:
共模信号可以从一个或多个电极通道输入的任意组合、内
部固定共模电压基准VCM_REF或连接到CM_IN引脚的外
部源获得。后一配置可用于组合模式中,主器件为从器件
创建威尔逊中心电端。测量校准DAC测试音信号或将电极
与病人相连时,固定基准电压选项很有用,可用信号可以
仅从两个电极获得。
• 若SW1闭合,SW7必须断开。
• 若SW1断开,至少必须有一个电极开关(SW2至SW7)闭合。
• SW7只能在SW2到SW6断开时关闭,从而1.3 V VCM_REF
只能在所有ECG通道均断开时求和。
CM_OUT输出非设计用于供应电流或驱动阻性负载,如果
用于驱动从器件(ADAS1000家族的所有器件均可以作为从
器件使用,ADAS1000-2只能作为从器件使用)以外的任何
器件,其精度会下降。如果CM_OUT引脚上有任何负载,
则需要使用外部缓冲器。
灵活的共模产生方式使得用户能够完全控制相关通道。它
与产生右腿驱动(RLD)信号的电路相似,但与后者无关。
图64显示了共模模块的简化示意图。各电极的物理连接可
以采用缓冲,但为简明起见,图中未显示这些缓冲器。
ADAS1000
CM_IN
SW1
SW2
ECG1_LA
+
VCM
–
CM_OUT
SW3
ECG2_LL
SW4
ECG3_RA
SW5
ECG4_V1
SW6
ECG5_V2
SW7
(WHEN SELECTED, IT GETS
SUMMED IN ON EACH ECG CHANNEL)
09660-021
VCM_REF = 1.3V
图64. 共模产生模块
表11. 共模选择的真值表
ECGCTL
地址
0x01 1
PWREN
0
1
1
1
1
DRVCM
X
X
0
0
0
EXTCM
X
0
0
0
0
LACM
X
0
1
1
1
LLCM
X
0
0
1
1
RACM
X
0
0
0
1
.
1
.
X
.
1
.
X
.
X
.
X
1
2
CMREFCTL地址0x052
V1CM V2CM 导通开关
X
X
0
0
SW7
0
0
SW2
0
0
SW2, SW3
0
0
SW2, SW3,
SW4
.
.
.
X
X
SW1
参见表26。
参见表30。
Rev. 0 | Page 34 of 80
描述
关断,路径断开
选择内部VCM_REF = 1.3 V
内部CM选择:LA贡献给VCM
内部CM选择:LA和LL贡献给VCM
内部CM选择:LA、LL和RA贡献给
VCM
.
选择外部VCM
ADAS1000/ADAS1000-1/ADAS1000-2
有些情况下,增加导联补偿是有必要的,但在另一些情况
下,腿补偿可能更恰当。RLD放大器的求和结引出到一个
封装引脚(RLD_SJ)以方便补偿。
威尔逊中心电端(WCT)
共 模 选 择 均 值 功 能 非 常 灵 活 , 允 许 用 户 从 ECG1_LA、
ECG2_LL、ECG3_RA电极实现威尔逊中心点。
为了防止RLD输出电流超出法规要求,实际应用时需要串
联一个限流电阻。
右腿驱动/参考驱动
右腿驱动放大器或参考放大器是反馈环路的一部分,用于
使 病 人 的 共 模 电 压 接 近 输 入 信 号 的 共 模 。 ADAS1000/
ADAS1000-1/ADAS1000-2的内部1.3 V基准电平(VCM_REF)。
这使得所有电极输入的中心位于输入范围的中心,从而提
供最大输入动态范围。它还有助于抑制来自荧光灯或其它
与病人相连仪器等外部来源的噪声和干扰,并吸收注入
ECG电极的直流或交流导联脱落电流。
在RLD模块内有一个导联脱落比较器电路,它监控RLD放
大器输出以确定病人反馈环路是否闭合。开环状态通常由
右腿电极(RLD_OUT)脱落引起,往往会将放大器的输出驱
动到低电平。此类故障通过表头字反映(见表52),从而系
统软件可以采取措施,通知用户以及/或者通过ADAS1000/
ADAS1000-1/ADAS1000-2的内部开关将参考驱动重定向到
另一个电极。检测电路在RLD放大器本地,在重定向参考
驱动下仍能工作。表30显示了有关参考驱动重定向的详细
信息。
RLD放大器的使用方式有多种,如图65所示。其输入可以
利用一个外部电阻从CM_OUT信号获得。另外,也可以利
用内部开关将某些或全部电极信号合并。
如果需要使用参考电极重定向功能,各通路必须串联足够
大的限流电阻;ADAS1000/ADAS1000-1/ADAS1000-2外部
需要提供连续的病人保护。ECG路径中的任何附加电阻必
定会干扰呼吸测量,还可能导致噪声增加和CMRR降低。
RLD放大器的直流增益由外部反馈电阻(RFB)与有效输入电
阻之比设置,该比值可以通过外部电阻设置,或通过
CMREFCTL寄存器配置的选定电极数量的函数设置(见
表30)。通常情况下,RIN使用内部电阻,所有活动电极用
于产生右腿驱动,导致有效输入电阻为2 kΩ。因此,实现
40 dB的典型直流增益需要200 kΩ反馈电阻。
基于增益配置(见图65)并假设病人保护电阻为330 kΩ时,RLD
放大器可以稳定地驱动最大5 nF的电容。
RLD环路的动态特性和稳定性取决于所选的直流增益以及
病人电缆的电阻和电容。一般需要使用外部元件来提供环
路补偿;对于具体仪器设计和电缆组件,必须根据实验确
定如何补偿。
EXTERNALLY SUPPLIED COMPONENTS
CZ
TO SET RLD LOOP GAIN
2nF
40kΩ
RIN*
RLD_SJ
100kΩ
RZ
4MΩ
RFB*
RLD_OUT
CM_OUT/WCT
ELECTRODE LA
ELECTRODE LL
ELECTRODE RA
ELECTRODE V1
ELECTRODE V2
CM_IN OR
CM BUFFER OUT
VCM_REF
(1.3V)
–
SW1
10kΩ
SW2
10kΩ
SW3
10kΩ
SW4
10kΩ
SW5
10kΩ
SW6
+
10kΩ
RLD_INT_REDIRECT
*EXTERNAL RESISTOR RIN IS OPTIONAL. IF DRIVING RLD FROM
THE ELECTRODE PATHS, THEN THE SERIES RESISTANCE WILL
CONTRIBUTE TO THE RIN IMPEDANCE. WHERE SW1 TO SW5
ARE CLOSED, RIN = 2kΩ. RFB SHOULD BE CHOSEN
ACCORDINGLY FOR DESIRED RLD LOOP GAIN.
图65. 右腿驱动——可能的外部器件配置
Rev. 0 | Page 35 of 80
09660-022
ADAS1000
ADAS1000/ADAS1000-1/ADAS1000-2
校准DAC
测以数字方式执行,可能需要根据所选的ECG通道增益调
ADAS1000/ADAS1000-1内部有多项校准特性。
整阈值。无论何种情况,所有活动通道均使用同样的检测
10位校准DAC可用来校正通道增益误差(确保通道匹配)或
提供多个测试音。选项如下:
• 直流电压输出(范围:0.3 V至2.7 V)。直流电压输出的
DAC传递函数为:
阈值。
导联脱落事件会在帧表头字中设置一个标志(见表52)。哪
一个电极脱落可以通过数据帧或对导联脱落状态寄存器(寄
存器LOFF,见表45)进行寄存器读取确定。对于交流导联
脱落,关于导联脱落信号幅度的信息可以通过串行接口回
读(见表50)。
直流导联脱落检测
• 10 Hz或150 Hz的1 mV p-p正弦波
这种方法会将一个可编程的小直流电流注入各输入电极。
• 1 mV 1 Hz方波
电极妥善连接时,电流流入右腿(RLD_OUT),产生一个极
通过内部切换,可将校准DAC信号路由至各ECG通道的输
小的电压偏移。如果电极脱落,电流就会对该引脚的电容
入(见图63)。另外,也可以将其从CAL_DAC_IO引脚输
充电,导致该引脚处的电压正偏,产生一个较大的电压变
出,从而测量和校正整个ECG信号链中的外部误差源,以
化,从而被各通道中的比较器检测到。
及/或者用作ADAS1000-2辅助芯片校准的输入。
直流导联脱落检测电流可以通过串行接口编程。典型电流
为确保校准DAC成功更新(见表34),写入新校准DAC寄存
范围为10 nA到70 nA,步进为10 nA。
器字后,主控制器必须再发出4个SCLK周期。
检测直流导联脱落事件的传播延迟取决于电缆电容和编程
增益校准
电流。近似计算如下:
各ECG通道的增益可以调整,以便校正通道间的增益不匹
配。GAIN 0、GAIN 1和GAIN 2的工厂调整增益校正系数
存储在片内非易失性存储器中,GAIN 3无工厂校准。用户
增益校正系数存储在易失性存储器中,可以通过寻址适当
延迟 = 电压 × 电缆电容/编程电流
例如:
延迟 = 1.2 V × (200 pF/70 nA) = 3.43 ms
的增益控制寄存器(见表49)来覆盖默认增益值。增益校准
交流导联脱落检测
适用于标准接口提供的ECG数据以及所有数据速率。
检测电极是否连接到病人的另一种方法是将交流电流注入
导联脱落检测
各通道,测量由此产生的电压的幅度。系统使用略高于2 kHz
ECG系 统 必 须 能 够 检 测 电 极 是 否 不 再 与 病 人 相 连 。
的固定载波频率,它高到足以被ADAS1000/ADAS1000-1/
ADAS1000/ADAS1000-1/ADAS1000-2支持两种导联脱落检
ADAS1000-2片内数字滤波器滤除,而不会在ECG信号中引
测方法:交流或直流导联脱落检测。两种方法彼此独立,
入相位或幅度伪像。
可以在串行接口的控制下单独使用或联合使用(见表27)。
交流导联脱落信号的极性可以针对各电极进行配置。所有
交流和直流导联脱落检测的阈值电压上限和下限均通过表37
电极可以同相驱动,或者某些电极可以反相驱动以使总注
和表38编程。注意,这些编程阈值电压随ECG通道增益而
入交流电流最小。驱动幅度也是可编程的。检测交流导联
变化,但不受所设置的电流水平影响。
脱落事件的传播延迟小于10 ms。
直流导联脱落检测采用与增益无关的固定上限和下限阈值
注意,当校准DAC使能时,交流导联脱落检测功能禁用。
电压。交流导联脱落检测提供用户可编程的阈值;由于检
屏蔽驱动器
屏蔽驱动放大器是一个单位增益放大器,其作用是驱动
ECG电缆的屏蔽层。为节省功耗,不用时可以将其禁用。
注意,SHIELD引脚与呼吸引脚功能共用,二者可以复用
一个外部电容连接。如果该引脚用作呼吸功能,屏蔽功能
即不可用。这种情况下,如果应用需要屏蔽驱动,可以使
用一个连接到CM_OUT引脚的外部放大器。
Rev. 0 | Page 36 of 80
ADAS1000/ADAS1000-1/ADAS1000-2
一次只能测量一个导联。呼吸测量路径不适合用于其它
ECG测量,因为其内部配置和解调与ECG测量不一致。然
而,EXT_RESP_LA、EXT_RESP_RA或EXT_RESP_LL路径
可根据需要复用到一个ECG ADC路径,如“扩展开关导通
呼吸路径”部分所述。
呼吸(仅限ADAS1000型号)
呼吸的测量方法是将一个高频(可编程范围46.5 kHz至64 kHz)差
分电流驱动到两个电极,由此产生的阻抗变化导致差分电
压以呼吸速率变化。该信号交流耦合到病人。采集的信号
为AM,载波在驱动频率,浅调制包络在呼吸频率。客户
提供的RFI和ESIS保护滤波器的电阻,加上连接皮肤接口的
电缆和电极的阻抗(见表12),大大降低了调制深度。目标
是在有大串联电阻的环境下,以低于1 Ω的分辨率测量小阻
抗变化。电路本身包括一个呼吸DAC,它以可编程频率将
交流耦合电流驱动到选定的电极对。由此产生的电压变化
经过放大、滤波后,在数字域中同步解调,结果是一个代
表总胸阻抗或呼吸阻抗(包括电缆和电极贡献)的数字信
号。虽然它在片内经过深度低通滤波,但用户需要进一步
处理以提取包络,并执行峰值检测以确定呼吸情况(或是否
无呼吸)。
内部呼吸电容
内部呼吸功能使用一个内部RC网络(5 kΩ/100 pF),此电路
的分辨率为200 mΩ(路径和电缆总阻抗高达5 kΩ)。电流交流
耦合到读回测量结果的引脚。图66显示了导联I上的测量,
但 类 似 的 测 量 配 置 可 用 来 测 量 导 联 II或 导 联 III。 通 过
RESPCTRL寄存器配置为最大幅度设置时(见表28),内部电
容模式无需外部电容,并产生幅度约64 µA p-p的电流。
表12. 最大容许电缆和胸负载
电缆电阻
R < 1 kΩ
1 kΩ < R < 2.5 kΩ
2.5 kΩ < R < 5 kΩ
呼吸测量可在一个导联(导联I、导联II或导联III)或外部路
径 上 执 行 , 通 过 一 对 专 用 引 脚 (EXT_RESP_LA、 EXT_
RESP_RA或EXT_RESP_LL)提供结果。
46.5kHz TO
64kHz
±1V
电缆电容
C < 1200 pF
C < 400 pF
C < 200 pF
Rthoracic < 2 kΩ
RESPIRATION DAC
DRIVE +
ADAS1000
5kΩ
100pF
CABLE AND ELECTRODE
IMPEDANCE < 5kΩ
LL CABLE
RA CABLE
FILTER
FILTER
FILTER
IN-AMP AND
ANTI-ALIASING
EXT_RESP_LA
ECG2_LL
OVERSAMPLED
HPF
EXT_RESP_LL
ECG3_RA
SAR
ADC
LPF
MAGNITUDE
AND
PHASE
EXT_RESP_RA
100pF
5kΩ
RESPIRATION DAC
DRIVE–
46.5kHz TO
64kHz
±1V
图66. 呼吸简化功能框图
Rev. A | Page 37 of 80
09660-023
LA CABLE
RESPIRATION
MEASURE
ECG1_LA
ADAS1000/ADAS1000-1/ADAS1000-2
外部呼吸路径
外部呼吸电容
EXT_RESP_xx引脚既可配合ECG电极电缆使用,也可配合
独立于ECG电极路径的专用外部传感器使用。此外,利用
EXT_RESP_xx引脚,用户可以在RFI/ESIS保护滤波器的病
人一侧测量呼吸信号。这种情况下,用户必须采取措施保
护EXT_RESP_xx引脚,使其免受任何超过工作电压范围的
信号影响。
如果需要,ADAS1000允许用户将外部电容连接到呼吸电
路,以便实现更高的分辨率(<200 mΩ)。这种程度的分辨率要
求电缆阻抗≤1 kΩ。图67显示了扩展呼吸配置下RESPDAC_ xx
路径的连接。同样,EXT_RESP_xx路径可以在任何滤波电
路的病人一侧连接,但用户必须为这些引脚提供保护。虽
然外部电容模式需要外部元件,但它能提供更高的信噪
比。再次请注意,一次只能在一个导联上测量呼吸,因
此,可能只需要一对外部呼吸路径(和外部电容)。
46.5kHz TO
64kHz
1nF TO 10nF
RESPDAC_LA
±1V
RESPIRATION DAC
DRIVE +
ADAS1000
1kΩ
RESPDAC_LL
1kΩ
5kΩ
100pF
MUTUALLY
EXCLUSIVE
CABLE AND ELECTRODE
IMPEDANCE < 1kΩ
LL CABLE
RA CABLE
FILTER
FILTER
IN-AMP AND
ANTI-ALIASING
EXT_RESP_LA
ECG2_LL
EXT_RESP_LL
ECG3_RA
FILTER
OVERSAMPLED
HPF
SAR
ADC
LPF
MAGNITUDE
AND
PHASE
EXT_RESP_RA
MUTUALLY
EXCLUSIVE
100pF
5kΩ
1nF TO 10nF
RESPDAC_RA
1kΩ
46.5kHz TO
64kHz
RESPIRATION DAC
DRIVE –
±1V
图67. 使用外部电容的呼吸测量
Rev. A | Page 38 of 80
09660-024
LA CABLE
RESPIRATION
MEASURE
ECG1_LA
ADAS1000/ADAS1000-1/ADAS1000-2
1nF TO 10nF
RESPDAC_LA
RESPIRATION
MEASURE
EXT_RESP_LA
IN-AMP AND
ANTI-ALIASING
10kΩ
GAIN
10kΩ
1/2 OF AD8606
0.9V
SAR
ADC
LPF
MAGNITUDE
AND
PHASE
EXT_RESP_RA
REFOUT = 1.8V
10kΩ
OVERSAMPLED
HPF
1nF TO 10nF RESPDAC_RA
1kΩ 100Ω
46.5kHz TO
64kHz
±1V
RESPIRATION DAC
DRIVE – ve
1/2 OF AD8606
09660-025
LA CABLE
10kΩ
±1V
RESPIRATION DAC
DRIVE + ve
CABLE AND ELECTRODE
IMPEDANCE < 1kΩ
RA CABLE
ADAS1000
50kHz TO
56kHz
1kΩ 100Ω
图68. 使用外部电容和外部放大器的呼吸测量
如果需要,在ADAS1000外部使用仪表放大器和运算放大
器可以进一步提高其呼吸性能。为了达到目标性能水平,
仪表放大器必须具有足够低的噪声性能。这种模式使用外
部电容模式配置,如图68所示。使用外部仪表放大器时,
RESPCTL寄存器的位14(见表28)允许用户旁路片内放大器。
呼吸载波
在利用外部信号发生器产生呼吸载波信号的应用中,当呼
吸控制寄存器的位7 RESPEXTSEL使能时(见表28),可以利
用GPIO3提供的信号使外部信号源与内部载波同步。
扩展开关导通呼吸路径
外部呼吸输入具有额外的复用功能,可以用作现有5个
ECG ADC通道的附加电极输入。这一方法允许用户配置8
路电极输入,但它不是真正的8通道/12导联解决方案。除
了表14所示的滤波器延迟以外,利用串行接口重新配置多
路复用器也需要时间。
用户对SW1/SW2/SW3配置具有完全的控制权,如表48所示。
SW1a
SW2a
SW3a
评估呼吸性能
SW1b
SW2b
SW3b
利用ECG仿真器可以方便地研究ADAS1000的性能。虽然
许多仿真器提供可变电阻呼吸功能,但使用此功能时必须
小心。
SW1c
SW2c
TO ECG1_LA CHANNEL
TO ECG2_LL CHANNEL
TO ECG3_RA CHANNEL
SW3c
某些仿真器利用电可编程电阻(常被称为数字电位计)来产
生随时间变化的电阻,以便由呼吸功能测量。数字电位计
端子处的电容通常不相等且与代码相关,对于相同的编程
电阻变化,这些不平衡电容可能会在不同导联上产生意外
偏大或偏小的结果。利用特制配件精心平衡各ECG电极的
电容,可以获得最佳结果。
SW1d
SW2d
SW3d
TO ECG4_V1 CHANNEL
SW1e
SW2e
TO ECG5_V2 CHANNEL
SW3e
EXT_RESP_LA
EXT_RESP_RA
EXT_RESP_LL
图69. 呼吸路径的其它用途
Rev. A | Page 39 of 80
09660-032
TO RESPIRATION CIRCUITRY
ADAS1000/ADAS1000-1/ADAS1000-2
起搏伪像检测功能(仅限ADAS1000)
起搏脉冲验证功能对可能的起搏脉冲进行鉴定,并测量有
效脉搏的宽度和幅度。这些参数存储在起搏数据寄存器(地
址0x1A、地址0x3A至地址0x3C)中,可读取这些寄存器以
了解有关参数。此功能与ECG通道并行运行。数字检测利
用一个状态机执行,该状态机采用来自ECG抽取链的128 kHz
16位数据工作。主ECG信号经过进一步抽取后出现在2 kHz
输出流中,因此检测到的起搏信号并不与经过充分滤波的
ECG数据完全同步,此时间差是确定的且可以补偿。
起搏脉冲验证功能可以检测并测量宽度从100 μs到2 ms、幅
度从400 μV以下到1000 mV以上的起搏脉冲,其滤波器可以抑
制心跳、噪声和分钟通气脉搏。起搏检测算法的流程图参
见图70。
ADAS1000起搏算法可以在交流导联脱落和呼吸阻抗测量
电路使能的情况下工作。
一旦在指定导联中检测到有效起搏,由ECG字组成的包的
起始表头字(见表52)中就会出现检测到起搏标志。这些位
表示起搏有效。关于起搏高度和宽度的信息可通过读取地
址0x1A(寄存器PACEDATA,见表42)的内容来获得。通过
配置帧控制寄存器(见表35),可以将此字包括在ECG数据
包/帧中。PACEDATA寄存器提供的数据总长为7位,包括
宽度和高度信息。因此,如果起搏高度和宽度需要更高分
辨率,可通过读取PACExDATA寄存器(地址0x3A至地址
0x3C)实现,如表51所示。
某些用户可能不希望使用三个起搏导联进行检测。这种情
况下,导联II是首选矢量,因为此导联最有可能显示最佳
起搏脉冲。其它两个起搏导联在不用时可以禁用。
片内滤波会给起搏信号带来一定的延迟(见“起搏延迟”部分)。
导联选择
有三个相同的状态机可用,可以在四个可能导联(导联I、
导联II、导联III和aVF)中的三个上运行以检测起搏脉冲。
所有必要的导联计算都在内部执行,与EGG通道的输出数
据速率、低通滤波器截止频率和模式(电极、模拟导联、公
共电极)等设置无关。这些计算会考虑可用的前端配置,详
情见表13。
起搏检测算法通过分析128 kHz ECG数据流中的样本来寻
找 脉 搏 。 该 算 法 根 据 PACEEDGETH、 PACEAMPTH和
PACELVLTH寄存器中规定的值,以及固定宽度限定条
件,寻找边沿、峰值和下降沿。复位后寄存器默认值可以
通过SPI总线予以覆盖,三个起搏检测状态机可以使用不
同的值。
起搏检测的第一步是寻找数据流中的有效前沿。一旦找到
候选边沿,算法就会寻找另一个极性相反且满足脉搏宽度
标准并通过(可选)噪声滤波器的边沿。只有那些满足所有
标准的脉搏才会被标记为有效脉搏。检测到有效脉搏后,
帧表头寄存器中的标志就会置位,幅度和宽度信息存储在
PACEDATA寄存器中(地址0x1A;见表42)。起搏算法寻找
负脉搏或正脉搏。
表13. 起搏导联计算
0x01 [10] 1
0
0x05 [8] 2
0
配置
数字导联
0
1
公共
电极导联
1
X
模拟导联
1
2
3
00
导联I
(LA − RA)
LA − RA
CH1 − CH3
导联I
CH1
导联I
CH1
01
导联II
(LL − RA)
LL − RA
CH2 − CH3
导联II
CH2
导联II
−CH3
0x04 [8:3] 3
10
11
导联III
aVF
(LL − LA)
(导联II + 导联III)/2
LL − LA
LL − (LA + RA)/2
CH2 − CH1
CH2 − (CH1 + CH3)/2
导联II − 0.5 × 导联I
导联II – 导联I
CH2 − 0.5 × CH1
CH2 − CH1
导联III
导联II − 0.5 × 导联I − CH3 − 0.5 × CH1
CH2
寄存器ECGCTL的位CHCONFIG,见表26。
寄存器CMREFCTL的位CEREFEN,见表30。
寄存器PACECTL的位PACExSEL [1:0],见表29。
Rev. 0 | Page 40 of 80
ADAS1000/ADAS1000-1/ADAS1000-2
START
ENABLE PACE DETECTION
SELECT LEADS
START PACE DETECTION
ALGORITHM
START PULSE
WIDTH TIMER
LOOK FOR
TRAILING EDGE
START NOISE
FILTERS (if enabled)
TRAILING
EDGE
DETECTED?
NO
YES
NOISE FILTER
PASSED?
NO
YES
2ms > PULSE WIDTH
> 100µs
NO
YES
09660-026
FLAG PACE DETECTED
UPDATE REGISTERS WITH
WIDTH AND HEIGHT
图70. 起搏算法概览
PACE
PULSE
PACELVLTH
LEADING EDGE
LEADING EDGE STOP
PACEEDGETH
PACE WIDTH
RECHARGE
PULSE
图71. 典型起搏信号
Rev. 0 | Page 41 of 80
09660-027
PACEAMPTH
ADAS1000/ADAS1000-1/ADAS1000-2
起搏幅度阈值
起搏验证滤波器1
此寄存器(地址0x07,见表32)可用来设置最小有效起搏脉
此滤波器用于抑制低于阈值的脉冲,如分钟通气(MV)脉冲
和电感耦合植入式遥测系统等。它通常使能,通过
PACECTL寄存器的位9(见表29)控制。滤波器1适用于所有
使能且用于起搏检测的导联。
冲幅度:
N × VREF
, (对应于20 µV到5 mV
GAIN × 216
范围、1.4倍增益设置(GAIN 0))
PACEAMPTH设置 =
其中:
N = 0至255(8位),寄存器默认值N = 0x24,(1.4倍增益设置
中PACEAMPTH = 706 μV)
GAIN = 1.4、2.1、2.8或4.2(可编程)
VREF = 1.8 V.
对于双心室和单极性起搏,为了在大多数工作条件下获得
最佳结果,建议将起搏幅度阈值设为约700 μV到1 mV的值。
为了避免来自病人的环境噪声影响,该阈值应不低于250 μV。
当有其它医疗设备与病人相连时,该幅度可以调整为远高
于1 mV的值。
起搏边沿阈值
此编程值(地址0x0E,见表39)用于寻找表示起搏脉冲开始
的前沿:
N × VREF
(对应于20 µV到5 mV
GAIN × 216
范围、1.4倍增益设置)
PACEAMPTH设置 =
其中:
如果N = 0,PACEEDGETH = PACEAMPTH/2,则N = 0至
255(8位)。
GAIN = 1.4、2.1、2.8或4.2(可编程)
起搏电平阈值
此编程值(地址0x0F,见表40)用于寻找前沿峰值:
N × VREF
, 有符号(FF = −1,
GAIN × 216
其中:
N = 0至255(8位)
GAIN = 1.4、2.1、2.8或4.2(可编程)
VREF = 1.8 V.
使能时,此滤波器寻找与前沿极性相反且幅度至少为原始
触发脉冲一半的边沿。第二沿必须与原边沿相距100 µs到2 ms。
检测到有效起搏宽度后,就会存储该宽度。禁用时,仅
100 μs的最短脉冲宽度禁用。此滤波器由PACECTL寄存器的
位11(见表29)控制。
双心室起搏器
如上文所述,起搏算法要求起搏脉冲宽度小于2 ms。在起搏
双心室的起搏器中,双心室可以同步起搏。当起搏宽度和
高度在算法的编程限值以内时,就会标记有效起搏,但可
能只有一个起搏脉冲可见。
起搏宽度滤波器使能时,起搏算法寻找宽度在100 μs到2 ms
窗口以内的起搏脉冲。假设此滤波器使能,如果两个心室
起搏器脉冲在略有不同的时间发出,导致脉冲在导联中显
示为一个较大、较宽的脉冲,那么只要总宽度不超过2 ms,
就会标记有效起搏。
起博检测测量
VREF = 1.8 V.
01 = +1)
此滤波器同样用于抑制低于阈值的脉冲,如MV脉冲和电
感植入式遥测系统等。它一般使能,通过PACECTL寄存器
的位10(见表29)控制。滤波器2适用于所有使能且用于起搏
检测的导联。
起搏宽度滤波器
此值通常被设置为预期最短起搏幅度。
PACEAMPTH设置 =
起搏验证滤波器2
ADAS1000数字起搏算法的设计验证包括检测一系列仿真
起搏信号,使用ADAS1000和评估板,将一个起搏器连接
到各种仿真负载(约200 Ω至2 kΩ以上),并且涵盖以下4个波
形拐角。
• 最短脉冲宽度(100 μs),最小高度(<300 μV)
• 最短脉冲宽度(100 μs),最大高度(最大1.0 V)
• 最长脉冲宽度(2 ms),最小高度(<300 μV)
• 最长脉冲宽度(2 ms),最大高度(最大1.0 V)
这些情形下的测试均获得了合理的结果。使用交流导联脱
落功能对记录的起搏高度、宽度或起搏检测算法识别起搏
脉冲的能力无明显影响。起搏算法也在呼吸载波使能的情
况下进行了评估,载波中同样没有观察到阈值或起搏器检
测的差异。
Rev. 0 | Page 42 of 80
ADAS1000/ADAS1000-1/ADAS1000-2
这些实验虽然验证了起搏算法在有限的环境和条件下的有
效性,但不能代替起搏器算法的最终系统验证。这只能在最
终系统中执行,使用系统制造商指定的电缆和验证数据集。
评估起搏检测性能
ECG仿真器可以方便地研究ADAS1000捕捉各种法定标准
规定的宽度和高度范围内的起搏信号的性能和能力。
ADAS1000的起搏检测算法按照医疗仪器标准进行设计,
某 些 仿 真 器 的 输 出 信 号 比 标 准 要 求 的 要 宽 (或 窄 ),
ADAS1000的算法会将其视为无效信号而予以抑制。
ADAS1000的起搏宽度接受窗口是最严格的,以2 ms为限。
如果这有问题,可以通过降低主时钟频率来获得一些裕
量。例如,用8.000 MHz晶振代替建议的8.192 MHz晶振,可以
将起搏接受窗口的上限从2.000 ms提高到2.048 ms。下限也
会提高,但这不会影响算法检测100 µs起搏脉冲的能力。
更改时钟频率会影响ADAS1000的所有其它频率相关功
能。沿用8.000 MHz例子,ECG的−3 dB频率以8000/8192的
系数缩小,40 Hz变为39.06 Hz,150 Hz变为146.5 Hz,二者
仍然在法定要求以内。呼吸和交流导联脱落频率,以及输
出数据速率,同样以8000/8192的系数缩小。
起搏延迟
无论选择何种帧速率和ECG滤波器设置,起搏算法都会检
验128 kHz、16位ECG数据。检测到有效后沿时,起搏脉冲
即被认定为有效,并在下一可用帧表头中予以标记。在
128 kHz帧速率,起搏和ECG数据在时间上始终正确对齐,
但对于较慢的帧速率,其固有的额外滤波会使帧的ECG数
据落后于起搏脉冲标志。表14总结了这些延迟,根据ECG
数据正确定位起搏事件时必须考虑此延迟。
通过第二串行接口进行起搏检测(仅限ADAS1000
和ADAS1000-1)
用户若想采用自己的起搏检测方案,可使用ADAS1000/
ADAS1000-1提供的第二个串行接口。此接口配置为主器件
接口,仅以128 kHz数据速率提供ECG数据。其作用是让用
户能以足够高的速率访问ECG数据,以便运行自己的起搏
算法,同时让ADAS1000/ADAS1000-1在标准串行接口(2 kHz和
16 kHz数据速率)上提供的所有ECG数据滤波和抽取功能保
持不变。即使第二串行接口使能,此专用起搏接口也只使
用四个GPIO引脚中的三个,留下一个GPIO引脚以供他
用。注意,确保通道增益匹配的片内数字校准不适用于此
接口提供的数据。关于此接口的更多信息参见“第二串行
接口”部分。
滤波
图72显示了ECG数字信号处理。ADC采样速率是可编程
的。在高性能模式下,它是2.048 MHz;在低功耗模式下,采
样速率降至1.024 MHz。用户可以用三种数据速率(128 kHz、
16 kHz和2 kHz)中的一种传输帧数据。注意,虽然2 kHz和
16 kHz数据速率的数据字宽度为24位,但可用位数分别为
19位和18位。
抽取量取决于所选数据速率,数据速率越低,则抽取越多。
有4个可选低通滤波器拐角可用,其数据速率为2 kHz。
滤波器通过复位清零。表14列出了不同数据速率下的滤波
器延迟。
起搏后沿的确切位置存在一个帧周期的固有不确定性。
AC LEAD-OFF
DETECTION
2.048MHz
PACE
DETECTION
128kHz
–3dB AT 13kHz
ACLO
CARRIER
NOTCH
2kHz
AVAILABLE DATA RATE
CHOICE OF 1:
128kHz DATA RATE
16-BITS WIDE
128kHz
16kHz DATA RATE
24-BITS WIDE
18 USABLE BITS
16kHz
–3dB AT 3.5kHz
16kHz
2kHz
–3dB AT 450Hz
2kHz DATA RATE
24-BITS WIDE
19 USABLE BITS
40Hz
150Hz
250Hz
(PROGRAMMABLE BESSEL )
~7Hz
图72. ECG通道滤波器信号流
Rev. A | Page 43 of 80
CALIBRATION
31.25Hz DATA RATE
24-BITS WIDE
~22 USABLE BITS
09660-028
ADC DATA
14-BITS
2.048MHz
ADAS1000/ADAS1000-1/ADAS1000-2
表14. ECG波形与起搏指示的关系1, 2, 3
数据速率
2 kHz
条件
450 Hz ECG带宽
250 Hz ECG带宽
150 Hz ECG带宽
40 Hz ECG带宽
16 kHz
128 kHz
1
2
3
4
ECG数据相对于起搏事件的视在延迟4
0.984 ms
1.915 ms
2.695 ms
7.641 ms
109
0
ECG波形延迟是指阶跃输入后达到最终值50%所需的时间。
通过设计保证,但未经生产测试。
确定起搏脉冲后沿时,存在无法避免的8 μs残余不确定性。
增加38 μs以获得任何设置的绝对延迟。
Rev. A | Page 44 of 80
ADAS1000/ADAS1000-1/ADAS1000-2
基准电压源
同步器件
ADAS1000/ADAS1000-1/ADAS1000-2具有一个高性能、低
噪声、片内1.8 V基准电压源,用于ADC和DAC电路。一个
器件的REFOUT设计用于驱动同一器件的REFIN。内部基
准电压源不能用于驱动较大外部电流;为了在多器件组合
工作时实现最佳性能,各器件应使用自己的内部基准电
压源。
组合器件需要共用一个时钟,确保转换同步进行。一种方
法是用主器件CLK_IO引脚驱动从器件CLK_IO引脚。另外,
也可以利用外部8.192 MHz时钟来驱动所有器件的CLK_IO
引脚。CLK_IO上电进入高阻态,直到配置为组合模式。
在组合模式下连接器件时,当主器件开始转换,SYNC_
GANG输出触发一次。因此,为确保从器件收到同步信
号,首先应配置从器件并使能转换,然后向主器件的
ECGCTL寄存器发送转换信号。
MASTER
组合工作模式
虽然一个ADAS1000或ADAS1000-1提供的ECG通道能够支
持一个5电极和单RLD电极(或最多8导联)系统,但也可以
将多个器件并联,从而轻松扩展为更大的系统。这种工作
模式下,一个ADAS1000或ADAS1000-1主器件可以轻松地
与一个或多个ADAS1000-2从器件一起工作。这种配置中,
一个器件(ADAS1000或ADAS1000-1)是主器件,其它器件
则是从器件。多个器件必须能很好地协同工作,因此,主
器件和从器件之间应通过合适的输入/输出进行接口。
注意,使用多个器件时,用户必须直接从各器件收集ECG
数据。如果使用传统的12导联配置,Vx导联相对于WCT
进行测量,则用户应将ADAS1000或ADAS1000-1主器件配
置为导联模式,并将ADAS1000-2从器件配置为电极模式。
电极和导联数据的LSB大小不同(详情见表41)。
在组合模式中,所有器件必须以相同的功耗模式(高性能或
低功耗)和相同的数据速率工作。
SLAVE 0
CLK_OI
SYNC_GANG
CM_OUT
CAL_DAC_IO
CLK_IO
SYNC_GANG
CM_IN
CAL_DAC_IO
SLAVE 1
CLK_IO
SYNC_GANG
CM_IN
CAL_DAC_IO
09660-029
可以利用一个外部1.8 V基准电压源来提供所需的VREF。这
种情况下,一个内部缓冲器配合外部基准电压源使用。
REFIN引脚是一个动态负载,每个使能通道的平均输入电
流约为100 μA,包括呼吸。使用内部基准电压源时,REFOUT
引脚需要通过一个低ESR(最大0.2 Ω)的10 μF电容与0.01 μF
电容的并联组合去耦至REFGND,这些电容应尽量靠近器
件引脚放置,并且与器件位于PCB的同一侧。
此外,SYNC_GANG引脚用来同步多个器件的ADC转换启
动。SYNC_GANG引脚自动由主器件驱动,是所有从器件
的输入。在通过组合模式使能之前,SYNC_GANG处于高
阻态。
图73. 组合模式下的主/从连接,
使用多个ADAS1000/ADAS1000-1/ADAS1000-2器件
校准
在组合工作模式下,一个器件(主)的校准DAC信号可以通
过CAL_DAC_IO引脚输出,并用作其它器件(从)的校准输
入。这样可以确保所有器件采用同样的信号校准,从而提
高通道间的匹配度。在组合模式下,这并不是自动发生
的,必须按照表34进行配置。
主/从
ADAS1000或ADAS1000-1可以配置为主器件或从器件,而
ADAS1000-2只能配置为从器件。主/从器件通过ECGCTL
寄存器的位5(主器件)配置(见表26)。组合模式通过将上述
寄存器的位4(组合)置1来使能。一个器件配置为主器件
时,SYNC_GANG引脚自动设为输出。
一个器件配置为从器件时(ADAS1000-2),SYNC_GANG和
CLK_IO引脚设为输入。
Rev. A | Page 45 of 80
ADAS1000/ADAS1000-1/ADAS1000-2
右腿驱动
ADAS1000/ADAS1000-1具有一个专用CM_OUT引脚用作输
出,一个CM_IN引脚用作输入。在组合模式下,主器件根
据选定的输入电极决定共模电压。然后,此共模信号
(CM_OUT)可 以 被 随 后 的 从 器 件 用 作 共 模 基 准 (施 加 于
CM_IN)。从器件内的所有电极均相对于主器件的CM_IN
信号进行测量。关于通过串行接口进行控制的更多信息,
参见表30中的CMREFCTL寄存器。图74显示了使用多个
ADAS1000/ADAS1000-2器件时主从器件之间的连接。
右腿驱动来自主器件。如果从器件的内部RLD电阻是RLD
环路的一部分,应将主从器件的RLD_SJ引脚连在一起。
REFOUT CAL_DAC_IO
组合模式中的器件时序
进入多器件组合模式时,主从器件均可以工作,但主器件
的转换使能位(ECGCTL寄存器的位2,表26)应在从器件的
转换使能位之后置1。主器件的转换信号置1后,就会在其
SYNC_GANG引脚上产生一个边沿,它将应用于所有从器
件的SYNC_GANG输入,使得器件的ADC转换能够同步。
CM_IN
CM_OUT/
RLD_OUT
WCT
SHIELD
DRIVEN
LEAD AMP
VREF
CALIBRATION
DAC
SHIELD
DRIVE
AMP
VCM_REF
(1.3V)
RESPIRATION
DAC
AVDD
IOVDD
ADCVDD, DVDD
1.8V
REGULATORS
ADAS1000
LEAD-OFF
DETECTION
10kΩ
PACE
DETECTION
MUXES
CS
SCLK
SDI
SDO
DRDY
SYNC_GANG
5 × ECG PATH
ELECTRODES
×5
AMP
ADC
EXT RESP_LA
AMP
ADC
EXT RESP LL
EXT RESP_RA
RESPIRATION PATH
FILTERS,
CONTROL,
AND
INTERFACE
LOGIC
CLOCK GEN/OSC/
EXTERNAL CLK
SOURCE
XTAL1
REFOUT
CAL_DAC_IN
RLD_SJ
ADCVDD, DVDD
1.8V
REGULATORS
VCM_REF
(1.3V)
CLK_IO
IOVDD
ADCVDD
(optional)
DVDD
(optional)
ADAS1000-2
SLAVE
COMMONMODE AMP
LEAD-OFF
DETECTION
PACE
DETECTION
MUXES
5 × ECG PATH
ELECTRODES
×5
TAKE LEAD
DATA
XTAL2
AVDD
CM_IN
VREF
AC
LEAD-OFF
DAC
DVDD
(optional)
COMMONMODE AMP
AC
LEAD-OFF
DAC
REFIN
ADCVDD
(optional)
AMP
ADC
FILTERS,
CONTROL,
AND
INTERFACE
LOGIC
CLOCK GEN/OSC/
EXTERNAL CLK
SOURCE
CS
SCLK
SDI
SDO
DRDY
SYNC_GANG
CLK_IO
图74. 配置多个器件以扩大电极/导联数量
(此例将ADAS1000用作主器件,ADAS1000-2用作从器件。类似地,ADAS1000-1也可以用作主器件)
Rev. A | Page 46 of 80
TAKE
ELECTRODE
DATA
09660-030
REFIN
RLD_SJ
共模
ADAS1000/ADAS1000-1/ADAS1000-2
表15. 组合操作的一些可能配置
主器件
ADAS1000
ADAS1000
ADAS1000
ADAS1000-1
ADAS1000-3
ADAS1000-4
从器件1
ADAS1000-2
ADAS1000-2
ADAS1000-3
ADAS1000-2
ADAS1000-2
ADAS1000-2
从器件2
ADAS1000-2
特性
ECG、呼吸、起搏
ECG、呼吸、起搏
ECG、呼吸、起搏
ECG
ECG
ECG、呼吸、起搏
电极数
10 ECG, CM_IN, RLD
15 ECG, CM_IN, RLD
8 ECG, CM_IN, RLD
10 ECG, CM_IN, RLD
8 ECG, CM_IN, RLD
8 ECG, CM_IN, RLD
组合模式下的接口
导联数
12导联 + 备用ADC通道
15导联 + 3个备用ADC通道
12导联(导出的导联)
12导联 + 备用ADC通道
12导联(导出的导联)
12导联(导出的导联)
数据。其它方法是使用控制器来控制各器件或单独的SDO
路径。
如图74所示,使用多个器件时,用户必须直接从各器件收
集ECG数据。图75所示的例子说明了主从器件接口的一种
可能性。
某些应用中,主机与ADAS1000之间需要数字隔离。所示
的例子给出了一种确保需要隔离的线路数量最少的方法。
注意,这里的SCLK、SDO和SDI与各CS线共用。这就要求
用户以两倍的速度读取主从器件的数据,确保它们能捕捉
到所有数据以保持选定的数据速率,并且具有相关的同步
SCLK
SDI
CS1
CS2
SDO
MASTER
SLAVE
SCLK
SCLK
SDI
SDI
CS
CS
DRDY (OPTIONAL)
DRDY (OPTIONAL)
SDO
SDO
图75. 多个器件接口的一种方法
Rev. A | Page 47 of 80
09660-031
MICROCRONTROLLER/
DSP
ADAS1000/ADAS1000-1/ADAS1000-2
串行接口
ADAS1000 /ADAS1000-1还提供一个可选的第二串行接口,
它能够以128 kHz数据速率提供ECG数据,适合想要采用其
20.48 MHz的SCLK频率工作。
SCLK
CS
SDI
SDO
DRDY
SCLK
CS
MOSI
MISO
GPIO
容型接口,采用最高达40 MHz的SCLK频率工作。
自有数字起搏检测算法的用户。这是一个主机接口,采用
ADAS1000
MICROCONTROLLER/
DSP
行控制,运行配置寄存器和回读ECG数据。这是一个SPI兼
09660-033
ADAS1000/ADAS1000-1/ADAS1000-2通过标准串行接口进
图76. 串行接口
写入模式
用于写操作的串行字为32位长,MSB优先。串行接口可以
标准串行接口
采用连续式和突发式(选通式)串行时钟工作。CS的第一个
采用2.3 V至3.6 V IOVDD电源工作时,标准串行接口兼容
下降沿启动写周期。施加于SDI的串行数据在SCLK上升沿
LVTTL。这是主要接口,用于控制ADAS1000/ADAS1000-1/
输入ADAS1000/ADAS1000-1/ADAS1000-2。SCLK必须经过
ADAS1000-2,读取和写入寄存器,以及读取包含所有ECG
至少32个时钟上升沿以输入32位数据之后,才能将CS重新
数据字和器件内其它状态功能的帧数据。
拉高。寻址的输入寄存器在CS的上升沿更新。若需进行其
SPI由以下5个引脚控制:
它串行传输,必须将CS再次拉低。寄存器写操作用于配置
• CS(帧同步输入)。CS置位低电平时选择器件。当CS为高
电平时,忽略SDI引脚上的数据。如果CS无效,SDO输
出驱动器会禁用,这样多个SPI器件就可以共用一个
SDO引脚。CS引脚可以接低电平以减少需要隔离的路径
数量。当CS接低电平时,数据字周围无帧,因此,用户
必须知道其处于帧内何处。对于所有2 kHz和16 kHz数据
速率的数据字,帧内各字的起始处是寄存器地址。用户
器件。器件配置就绪并使能转换后,就可以启动帧数据,
开始以可编程数据速率通过SDO输出ECG数据。器件的正
常操作是发送ECG数据帧。通常只有在启动配置过程中才
需要执行寄存器读写操作。然而,在帧传输模式下,可能
需要将新的配置数据写入器件。新写入命令在帧内接受,
根据命令的性质不同,可能需要先清除内部滤波器(等待几
个周期),然后才能再次看到有用的帧数据。
可以让SDI保持64个SCLK周期的高电平来重新同步该接
读取/写入数据格式
口,然后读取任意寄存器,从而在后续字的第一位时拉
地址、数据和读/写位全都位于同一个字中。数据在CS的
低SDI。
上 升 沿 或 后 续 字 的 第 一 个 周 期 更 新 。 对 于 ADAS1000/
• SDI(串行数据输入引脚)。SDI上的数据在SCLK的上升沿
ADAS1000-1/ADAS1000-2的所有写命令,数据字为32位,
如表16所示。类似地,使用2 kHz和16 kHz的数据速率时,
输入器件。
• SCLK(将数据输入和输出器件)。当CS为高电平时,
SCLK应为高电平空闲状态。
• SDO(用于数据回读的串行数据输出引脚)。数据在SCLK
的下降沿通过SDO输出。当CS为高电平时,SDO输出驱
动器处于高阻态。
• DRDY (数据就绪,可选)。低电平时表示数据就绪,高
电平时表示繁忙。指示ADAS1000/ADAS1000-1/ADAS1000-2
各字为32位(地址位和数据位)。
表16. 串行位分配(适用于所有寄存器写操作、2 kHz和
16 kHz读操作)
B31
R/W
[B30:B24]
地址位[6:0]
对于寄存器读操作,数据在下一个字期间移出,如表15
所示。
数字逻辑的内部状态。复位期间,它变为高电平/繁忙
表17. 读/写数据流
状态。如果数据帧使能且帧缓冲器为空,此引脚将变为
数字
引脚
SDI
SDO
繁忙/高电平状态。如果帧缓冲器已填满,此引脚将变
为低电平/就绪状态。如果数据帧未使能,此引脚将变
[B23:B0]
数据位[23:0](MSB优先)
为低电平,表示器件准备接收寄存器读取/写入命令。
读取包数据时,必须读取整个包后,DRDY才能返回高
电平状态。
Rev. A | Page 48 of 80
命令1
读取地址1
命令2
读取地址2
地址1
读取数据1
命令2
写入地址3
地址2
读取数据2
ADAS1000/ADAS1000-1/ADAS1000-2
对于128 kHz数据速率,所有写入字仍为32位,但数据包中
的读取字为16位(寄存器的高16位)。不存在地址位,仅有
数据位。大于16位的寄存器空间占2个16位字(例如,起搏
读取模式
虽然ADAS1000/ADAS1000-1/ADAS1000-2的主要读取功能
是输出ECG帧数据,但器件也允许读取所有配置寄存器。
要读取一个寄存器,用户首先必须用一个包含特定寄存器
地址的读取命令寻址器件。如果器件已经处于数据帧传输
模式,可以在帧数据的最后一个字期间发出读取寄存器命
令,从而将读取寄存器命令穿插在帧之间。下一个字期间
输出的数据是寄存器读取数据。要返回帧传输模式,用户
必须读取帧表头寄存器(地址0x40,见表52)以重新使能帧
传输。此寄存器写操作可以用来清除上一读取命令产生的
寄存器内容。
和呼吸)。
数据帧/包
通用数据包结构如表18所示。数据可以通过两种不同的帧
格式接收。对于2 kHz和16 kHz数据速率,使用32位数据格
式(寄存器地址封装在高位字节,识别帧内的字)(见表20)。
对于128 kHz数据速率,字以16位数据格式提供(见表21)。
配置完成后,用户就可以向帧表头寄存器(见表52)发出一
个读取命令,以便开始读取帧。ADAS1000/ADAS1000-1/
ADAS1000-2继续提供帧,直到写入另一个寄存器地址(读
取或写入命令)。要继续读取帧数据,应继续通过SDI写入
全0,它表示对NOP寄存器(地址0x00)的写操作。只有发出
另一个读取或写入命令才能中断一个帧。
表18. 读取寄存器和帧示例
SDI
…..
NOP
SDO
…..
帧
数据
读取
地址
N
帧
CRC
读取
帧
NOP
NOP
…..
寄存器
数据N
帧
表头
帧
数据
…..
每个帧可以包含大量数据和状态字。CS可以在帧内的各数
据字之间切换,也可以在整帧期间保持低电平不变。
常规寄存器读操作总是32位长且MSB优先。
默认情况下,以2 kHz或16 kHz数据速率读取时,一帧包含
11 × 32位字;以128 kHz数据速率读取时,一帧包含13 × 16
位字。默认帧配置不包括可选呼吸相位字,但需要时可以
包括此字。此外,任何不需要的字都可以从帧中排除。要
使用需要的字配置帧,应在帧控制寄存器(见表35)中配置
适当的位。每帧的完整字集是12 × 32位字(2 kHz或16 kHz数
据速率)或15 × 16位字(128 kHz数据速率)。
SCLK最高可达40 MHz,具体取决于IOVDD电平,如表5所
示。最小SCLK频率必须满足如下要求:所有帧数据都在下
一帧可用前输出。
串行时钟速率
SCLK (min) = frame_rate × words_per_frame × bits_per_word
不同帧速率下的最小SCLK如表19所示。
表19. SCLK时钟频率与包数据/帧速率的关系
帧内未提供的数据可以在帧间读取。读取寄存器会中断帧
传输,用户必须发出新的读取命令(地址0x40,见表52)才
能重新开始帧传输。
帧
速率
128 kHz
16 kHz
2 kHz
1
字
大小
16 bits
32 bits
32 bits
最小
SCLK
30.72 MHz
6.14 MHz
768 kHz
最多
字数/帧1
15 words
12 words
12 words
这是一帧包含的完整字集。它是可编程的,可以配置为只提供需要的字。
参见表35。
表20. 默认2 kHz和16 kHz数据速率:32位帧字格式
寄存器
地址
Header
0x40
Lead I/LA
0x11
Lead II/LL
0x12
Lead III/RA
0x13
V1’/V1
0x14
V2’/V2
0x15
PACE
0x1A
RESPM
0x1B
RESPPH
0x1C
LOFF
0x1D
GPIO
0x06
CRC
0x41
表21. 默认128 kHz数据速率:16位帧字格式1
寄存器
地址
1
Header
0x40
Lead I/LA
0x11
Lead II/LL
0x12
Lead III/RA
0x13
V1’/V1
0x14
V2’/V2
0x15
此帧未显示呼吸相位字(2x16位字),但可以包括。
Rev. A | Page 49 of 80
PACE1 PACE2
0x1A
RESPM1 RESPM2
0x1B
LOFF
0x1D
GPIO
0x06
CRC
0x41
ADAS1000/ADAS1000-1/ADAS1000-2
内部操作与内部2.048 MHz或1.024 MHz主时钟同步(ECGCTL
读取数据包时,必须读取整个数据包,否则DRDY将保持
[3]:HP = 1和HP = 0,见表26)。由于内部时钟与SPI的SCLK
低电平。
信号之间并无可靠的关系,因此使用一个内部握手方案来
确保数据在两个时钟域之间安全传输。完整的握手需要3个内
部时钟周期,当读取较少字数的帧时,须限制SCLK频率的
有三种方法可检测DRDY状态。
• DRDY 引脚。这是ADAS1000/ADAS1000-1/ADAS1000-2
的输出引脚,指示器件读取或繁忙状态。此引脚为高电
速度上限。这对所有数据帧速率均是如此。
SCLK (max) = (1.024 MHz × (1 + HP) × words_per_frame × bits_
per_word)/3,或40 MHz,以较低者为准。
平时,无有效数据。DRDY变为低电平时,表示数据可
供读取,并且保持低电平到整个帧读取完毕。当帧中最
后一个字的最后一位通过SDO输出时,它变为高电平。
超过特定工作模式的最大SCLK频率,会引起DRDY信号行
此引脚是选用引脚。
• SDO引脚。用户可以通过拉低CS来监控SDO引脚的电
为错乱,导致数据丢失。
平。如果SDO为低电平,则数据就绪;如果为高电平,则
数据速率和跳过模式
虽然可用的标准帧速率为2 kHz、16 kHz和128 kHz,但用
户可以跳过帧,从而进一步降低数据速率。这可以在帧控
制寄存器(见表35)中配置。
器件繁忙。这不需要驱动SCLK输入。(仅CPHA = CPOL = 1)
• 在SDO提供的表头字中,有效数据前几位中的某一位是
数据就绪状态位(见表41)。在ADAS1000/ADAS1000-1/
ADAS1000-2的配置中,用户可以设置表头重复,直到
数据就绪(DRDY)
数 据 就 绪 为 止 。 参 见 表 35中 帧 控 制 寄 存 器 的 位 6
DRDY引脚用于指示由选定数据速率的抽取数据组成的帧
(RDYRPT)。
可供读取。繁忙时,它为高电平;就绪时,它为低电平。
只能在DRDY的状态为低电平或就绪时发送命令。上电期
间,DRDY的状态为高电平(繁忙),器件自身初始化。完
成初始化后,DRDY变为低电平,用户可以开始配置器件
进行工作。器件配置完成并使能转换时(通过写入ECGCTL
寄存器的转换位(CNVEN)),ADC开始转换,数字接口开
始提供数据,就绪时将其加载到缓冲器。如果转换已使能
而缓冲器为空,则器件未就绪,DRDY变为高电平。一旦
缓冲器填满,DRDY即变为低电平,表示可以将数据读出
器件。如果器件未使能转换,DRDY会忽略缓冲器填满
检测遗失的转换数据
为确保当前数据有效,整帧必须以选定的数据速率读取。
如果读取整帧的时间超过选定数据速率允许的时间,内部
寄存器就不会加载最新的转换数据。帧表头寄存器(见表52)
提供4个设置来指示帧数据溢出。位[29:28]的设置报告自上
次有效帧读取以来,遗失了多少帧。遗失帧可能是因为上
次读取耗时过长。当前帧中的数据有效,但不是最新数
据。它是上次有效读取后立即进行的计算。
要清除这种溢出,用户必须读取整帧。
状态。
Rev. A | Page 50 of 80
ADAS1000/ADAS1000-1/ADAS1000-2
CRC字
ADAS1000
帧数据完整性由CRC提供。对于128 kHz帧速率,使用16位
CRC-CCITT多项式。对于2 kHz和16 kHz帧速率,使用24位
CRC多项式。
XTAL1
CLK_IO
09660-034
两种情况下,CRC残余值均预设为全1,传输前反转。表22
总结了CRC参数。要验证数据是否正确接收,软件应当对
数据和接收的校验和计算CRC。如果数据和校验和接收正
确,相应的CRC残余值应等于表22所示的校验常数。注
意,数据以MSB优先的方式通过发生器多项式,与其串行
移出的顺序相同。附加到帧的CRC的位和字节应有适当的
顺序,使得CRC的MSB首先通过发生器多项式,与数据顺
序一样;CRC残余值与反转CRC在帧结束时进行“异或”运
算的结果应为全1(这正是所有消息的校验常数均相同的原
因)。CRC仅基于送出的数据。
XTAL2
图77. 输入时钟
时钟
ADAS1000/ADAS1000-1/ADAS1000-2采用8.192 MHz的外部
晶体或时钟输入频率工作。外部时钟输入用于组合模式,
使得两个器件之间的转换同步。这种模式下,CLK_IO引
脚是主器件的输出和从器件的输入。为降低功耗,非组合
模式下应禁用CLK_IO。ADAS1000的所有特性都是外部提
供的时钟频率的函数。如上所述,使用非8.192 MHz的频率
会相应地缩放数据速率、滤波器转折频率、交流导联脱落
频率、呼吸频率和起搏算法拐角。
表22. CRC多项式
帧速率
2 kHz, 16 kHz
128 kHz
CRC大小
24位
16位
多项式
x24 + x22 + x20 + x19 + x18 + x16 + x14 + x13 + x11 + x10 + x8 + x7 + x6 + x3 + x1 + x0
x16 + x12 + x5 + x0
Rev. A | Page 51 of 80
多项式(十六
进制)
0x15D6DCB
0x11021
校验常数
0x15A0BA
0x1D0F
ADAS1000/ADAS1000-1/ADAS1000-2
第二串行接口
数据在MSCLK的下降沿通过MSDO输出。当MCS解除置位
此第二串行接口是一个可选接口,用于用户自己的起搏检
时,MSCLK为高电平空闲状态。
测。此接口仅包含128 kHz数据速率的ECG数据。如果使用
表 23. 主器件SPI帧格式;所有字都是16位
此接口,ECG数据仍可通过上述标准接口以较低的速率提
Header
供,所有抽取和滤波仍然适用。此接口无效时不消耗功率。
Lead
I/LA
Lead
II/LL
Lead
III/RA
V1’/V1
V2’/V2
CRC
表头字由4个全1位和一个12位序列计数器组成。每发送一
数据以16位字形式提供,MSB优先。
帧,此序列计数器就会递增1,从而让用户知道是否遗失
此接口是主接口,ADAS1000/ADAS1000-1提供SCLK、CS、
SDO。它与现有GPIO引脚的共用情况如下:
帧以及遗失多少帧。
RESET
GPIO1/MSCLK
有两种方法可将ADAS1000/ADAS1000-1/ADAS1000-2复位
GPIO0/MCS
到 上 电 默 认 状 态 。 通 过 将 RESET线 置 为 低 电 平 , 或 将
GPIO2/MSDO
ECGCTL寄存器(表24)中的SWRST位置1,可以将所有内部
寄存器的内容复位到其上电复位状态。RESET引脚的下降
此接口可以通过GPIO寄存器使能(见表29)。
沿将启动复位过程。在此期间,DRDY变为高电平,并在
SCLK
CS
MISO/GPIO
ADAS1000
MASTER SPI
RESET完成后返回低电平。此序列最长耗时1.5 ms。当DRDY
MSCLK/GPIO1
处于高电平以处理RESET命令时,不要写入串行接口。当
MCS/GPIO0
DRDY返回低电平时,器件恢复正常操作,并忽略RESET
MSDO/GPIO2
09660-035
MICROCONTROLLER/
DSP
引脚的状态,直至它再次变为低电平。使用SWRST位(见
图78. 用于外部起搏检测的主器件SPI接口
表26)的软件复位要求发出一个NOP(无操作)命令以完成复
帧的数据格式包括:表头字、5个ECG数据字,最后是
CRC字(如表20针对128 kHz速率所示)。所有字都是16位。
MSCLK以大约20 MHz的速率运行,MCS在整帧期间置位,
位周期。
PD 功能
PD引脚可将所有功能置于低功耗模式。数字寄存器的内容
保持不变。关断功能也可以通过串行接口执行(ECG控制寄
存器,见表26)。
Rev. A | Page 52 of 80
ADAS1000/ADAS1000-1/ADAS1000-2
SPI输出帧结构(ECG和状态数据)
读取ECG数据可以使用三种数据速率:低速2 kHz/16 kHz速率用于电极/导联数据(32位字),高速128 kHz用于电极/导联
数据(16位字)。
DRDY
CS1
2
3
6
75
8
4 9
10
11
ORD
1
GPIO
EACH SCLK WORD IS 32 CLOCK CYCLES
SCLK
DRIVEN OUTPUT DATA STREAM
ANOTHER FRAME OF DATA
CRC
W
LEA
D-OF
F
RES
P
MAG IRATIO
NITU N
DE
2
PAC
E DE
TEC
TION
1
V2’/V
V1’/V
RA
LEA
D III/
L
A
LEA
D II/L
LEA
D I/L
HEA
DER
SDO2
32-BIT
DATA WORDS
1 CS MAY BE USED IN ONE OF THE FOLLOWING WAYS:
09660-036
A) HELD LOW ALL THE TIME.
B) USED TO FRAME THE ENTIRE PACKET OF DATA.
C) USED TO FRAME EACH INDIVIDUAL 32-BIT WORD.
2 SUPER SET OF FRAME DATA, WORDS MAY BE EXCLUDED.
图79. 2 kHz和16 kHz数据速率的输出帧结构,SDO数据配置为电极或导联数据
DRDY
CS1
EACH SCLK WORD IS 16 CLOCK CYCLES
1
2
3
6
7 5
8
4 9
10
11
12
13
SCLK
DRIVEN OUTPUT DATA STREAM
ORD
ANOTHER FRAME
CRC
W
GPIO
LEA
D-OF
F
RES
P
MAG IRATIO
NITU N
DE
PAC
E
V2
V1
RA
LL
LA
HEA
DER
SDO2
16-BIT
DATA WORDS
1 CS
09660-037
MAY BE USED IN ONE OF THE FOLLOWING WAYS:
A) HELD LOW ALL THE TIME.
B) USED TO FRAME THE ENTIRE PACKET OF DATA.
C) USED TO FRAME EACH INDIVIDUAL 16-BIT WORD.
2 SUPER SET OF FRAME DATA, WORDS MAY BE EXCLUDED.
图80. 128 kHz数据速率的输出帧结构,SDO数据配置为电极数据
(128 kHz数据速率仅可提供单端电极数据或模拟导联模式数据。数字导联模式在128 kHz数据速率时不可用。)
Rev. A | Page 53 of 80
ADAS1000/ADAS1000-1/ADAS1000-2
SPI寄存器定义和存储器映射
2 kHz和16 kHz数据速率时,数据形式为32位字。位A6至位A0用作字识别符。每个32位字具有24位数据。此外还有第三种高速
数据速率:128 kHz,数据新式为16位字(所有16位均为数据)。
表24. SPI寄存器存储器映射
R/W 1
A[6:0]
0x00
0x01
0x02
0x03
0x04
0x05
0x06
0x07
D[23:0]
XXXXXX
dddddd
dddddd
dddddd
dddddd
dddddd
dddddd
dddddd
寄存器名称
无操作(NOP)
ECGCTL
LOFFCTL
RESPCTL
PACECTL
CMREFCTL
GPIOCTL
PACEAMPTH
表
读
读/写
读/写
读/写
读/写
读/写
读/写
读/写
读/写
读/写
读/写
读/写
读/写
读/写
读/写
0x08
0x09
0x0A
0x0B
0x0C
0x0D
0x0E
dddddd
dddddd
dddddd
dddddd
dddddd
dddddd
dddddd
TESTTONE
CALDAC
FRMCTL
FILTCTL
LOFFUTH
LOFFLTH
PACEEDGETH
表33
表34
表35
表36
表37
表38
表39
读/写
0x0F
dddddd
PACELVLTH
表40
读
读
读
读
读
读
0x11
0x12
0x13
0x14
0x15
0x1A
XXXXXX
XXXXXX
XXXXXX
XXXXXX
XXXXXX
XXXXXX
LADATA
LLDATA
RADATA
V1DATA
V2DATA
PACEDATA
表41
表41
表41
表41
表41
表42
读取起搏检测数据/状态2
0x000000
0x000000
0x000000
0x000000
0x000000
0x000000
读
0x1B
XXXXXX
RESPMAG
表43
读取呼吸数据—幅度2
0x000000
读
0x1C
XXXXXX
RESPPH
表44
2
读
读
读
读/写
读/写
读/写
读/写
读/写
读/写
读
读
读
读
读
读
0x1D
0x1E
0x1F
0x20
0x21
0x22
0x23
0x24
0x25
0x31
0x32
0x33
0x34
0x35
0x3A
XXXXXX
XXXXXX
XXXXXX
dddddd
dddddd
dddddd
dddddd
dddddd
dddddd
dddddd
dddddd
dddddd
dddddd
dddddd
dddddd
LOFF
DCLEAD-OFF
OPSTAT
EXTENDSW
CALLA
CALLL
CALRA
CALV1
CALV2
LOAMLA
LOAMLL
LOAMRA
LOAMV1
LOAMV2
PACE1DATA
表45
表46
表47
表48
表49
表49
表49
表49
表49
表50
表50
表50
表50
表50
表51
读
0x3B
dddddd
PACE2DATA
表51
起搏2宽度和幅度2
0x000000
读
0x3C
dddddd
PACE3DATA
表51
2
0x000000
读
读
x
0x40
0x41
其它
dddddd
XXXXXX
XXXXXX
FRAMES
CRC
保留3
表52
表53
表26
表27
表28
表29
表30
表31
表32
寄存器描述
NOP(无操作)
ECG控制
导联脱落控制
呼吸控制2
起搏检测控制
共模、参考和屏蔽驱动控制
GPIO控制
起搏幅度阈值2
测试音
校准DAC
帧控制
滤波器控制
交流导联脱落阈值上限
交流导联脱落阈值下限
起搏边沿阈值2
0x000000
0x002000
0x079000
0x000000
0x00FFFF
0x000000
0x000000
0x000000
起搏电平阈值2
LA或导联I数据
LL或导联II数据
RA或导联III数据
V1或V1’数据
V2或V2’数据
读取呼吸数据—相位
导联脱落状态
直流导联脱落
工作状态
呼吸输入的扩展开关
用户增益校准LA
用户增益校准LL
用户增益校准RA
用户增益校准V1
用户增益校准V2
LA的导联脱落幅度
LL的导联脱落幅度
RA的导联脱落幅度
V1的导联脱落幅度
V2的导联脱落幅度
起搏1宽度和幅度2
起搏3宽度和幅度
帧表头
帧CRC
保留
复位值
0x000000
0x000000
0x000000
0x000000
0x000F88
0xE00000
0x000000
0x242424
0x000000
0x000000
0x000000
0x000000
0x000000
0x000000
0x000000
0x000000
0x000000
0x000000
0x000000
0x000000
0x000000
0x000000
0x000000
0x000000
0x800000
0xFFFFFF
XXXXXX
R/W = 寄存器可读可写;R = 只读。
仅限ADAS1000,ADAS1000-1/ADAS1000-2不包含这些特性。
3
所有寄存器中的保留位都未定义。有时候可能存在实际(但未用)的存储器位,有时候则不存在。不要向保留寄存器/空间发出命令。未定义对未分配位的
读操作。
1
2
Rev. A | Page 54 of 80
ADAS1000/ADAS1000-1/ADAS1000-2
控制寄存器详解
每个寄存器地址的默认设置标注在“默认值”栏中,此外还会通过“(默认值)”的形式标注在“功能”栏中,这种格式适用于所有
寄存器映射。
表25. 串行位分配
B31
R/W
[B30:B24]
地址位
[B23:B0]
数据位(MSB优先)
表26. ECG控制寄存器(ECGCTL)地址0x01,复位值 = 0x000000
R/W
读/写
读/写
读/写
读/写
读/写
读
读/写
默认值
0
0
0
0
0
0
0
位
23
22
21
20
19
[18:11]
10
名称
LAEN
LLEN
RAEN
V1EN
V2EN
保留
CHCONFIG
功能
ECG通道使能;关断通道电源;输入变为高阻态。
0(默认值)= 禁用ECG通道。禁用时,整个ECG通道关断,功耗极低。
1 = 使能ECG通道。
读/写
00
[9:8]
GAIN [1:0]
前置放大器和抗混叠滤波器总增益。
00(默认值)= GAIN 0 = ×1.4。
01 = GAIN 1 = ×2.1.
10 = GAIN 2 = ×2.8.
11 = GAIN 3 = ×4.2(此增益设置需要用户增益校准)。
读/写
0
7
VREFBUF
VREF缓冲器使能。
0(默认值)= 禁用。
1 = 使能(使用内部VREF时,VREFBUF必须使能)。
读/写
0
6
CLKEXT
读/写
0
5
主机
使用外部时钟,而不使用晶体振荡器。在组合模式下,如果配置为从器件,晶体振荡器自动
禁用;从器件应从主器件接收时钟。
0(默认值)= XTAL为时钟源。
1 = CLK_IO为时钟源。
在组合模式下,此位选择主器件(SYNC_GANG引脚配置为输出)。单通道模式下(gang = 0),
忽略此位。ADAS1000-2无法配置为主器件。
0(默认值)= 从器件。
1 = 主器件。
读/写
0
4
Gang
使能组合模式。此位置1会激活CLK_IO和SYNC_GANG。
0(默认值)= 单通道模式。
1 = 组合模式。
读/写
0
3
HP
读/写
0
2
CNVEN
选择噪声/功耗性能。此位控制ADC采样频率。详情参见“技术规格”部分。
0(默认值)= 1 MSPS、低功耗。
1 = 2 MSPS、高性能/低噪声。
转换使能。此位置1会使能ADC转换和滤波器。
0(默认值)= 空闲。
1 = 转换使能。
读/写
0
1
PWREN
电源使能。通过将该位清0,可关断器件。所有模拟时钟都关断,外部晶体禁用。关断期间,
只要未切断DVDD,寄存器内容就会得到保留。
0(默认值)= 关断。
1 = 电源使能。
读/写
0
0
SWRST
软件复位。此位置1,所有寄存器恢复其复位值。此位自动清0。软件复位要求发送一个NOP
命令以完成复位。
0(默认值)= NOP。
1 = 复位。
保留,置0。
此位置1,选择差分模拟前端(AFE)输入。参见图57。
0(默认值)= 单端输入(数字导联模式或电极模式)。
1 = 差分输入(模拟导联模式)。
Rev. A | Page 55 of 80
ADAS1000/ADAS1000-1/ADAS1000-2
表27. 导联脱落控制寄存器(LOFFCTL)地址0x02,复位值 = 0x000000
R/W
读/写
读/写
读/写
读/写
读/写
读/写
读/写
读/写
读/写
读/写
读/写
读/写
读
读/写
默认值
0
0
0
0
0
0
0
0
0
0
0
0
0
00
Bit
23
22
21
20
19
18
17
16
15
14
13
12
[11:9]
[8:7]
名称
LAPH
LLPH
RAPH
V1PH
V2PH
CEPH
LAACLOEN
LLACLOEN
RAACLOEN
V1ACLOEN
V2ACLOEN
CEACLOEN
保留
ACCURRENT
读/写
00
000
[6:5]
[4:2]
保留
DCCURRENT
保留,置0。
设置直流导联脱落的电流水平(仅对ACSEL = 0有效)。
000(默认值)= 0 nA.
001 = 10 nA.
010 = 20 nA.
011 = 30 nA.
100 = 40 nA.
101 = 50 nA.
110 = 60 nA.
111 = 70 nA.
读/写
0
1
ACSEL
读/写
0
0
LOFFEN
直流或交流(带外)导联脱落检测。
ACSEL用作RA、LL、LA、V1、V2电极的全局交流导联脱落使能(使用ACSEL时,
CE交流导联脱落不使能)。交流导联脱落使能是ACSEL与各交流导联脱落通道使
能的“或”运算结果。
如果LOFFEN = 0,此位为无关位。
如果LOFFEN = 1,
0(默认值)= 直流导联脱落检测使能。(各交流导联脱落可通过位[17:12]使能。)
1 = 直流导联脱落检测禁用。交流导联脱落检测使能(CE电极除外的所有电极)。
校准DAC使能时,交流导联脱落禁用。
使能导联脱落检测。
0(默认值)= 导联脱落禁用。
1 = 导联脱落使能。
功能
交流导联脱落相位。
0(默认值)= 同相。
1 = 180°错相。
各电极交流导联脱落使能。交流导联脱落使能是ACSEL与各交流导联脱落通道使
能的“或”运算结果。
0(默认值)= 交流导联脱落禁用。
1 = 交流导联脱落使能。
保留,置0。
设置交流导联脱落的电流水平。
00(默认值)= 12.5 nA rms。
01 = 25 nA rms.
10 = 50 nA rms.
11 = 100 nA rms.
Rev. A | Page 56 of 80
ADAS1000/ADAS1000-1/ADAS1000-2
表28. 呼吸控制寄存器(RESPCTL)地址0x03,复位值 = 0x0000001
R/W
默认值
读/写
0
位
[23:17]
16
名称
保留
RESPALTFREQ
读/写
0
15
RESPEXTSYNC
此位置1,呼吸DAC的MSB输出到GPIO3引脚。此信号可用来使外部发生器与呼吸载波同步。
仅当RESPALTFREQ = 1时,它才是一个恒定的周期。
0(默认值)= GPIO3正常工作。
1 = RESPDAC的MSB输出到GPIO3引脚。
读/写
0
14
RESPEXTAMP
读/写
0
13
RESPOUT
读/写
0
12
RESPCAP
读/写
0000
[11:8]
RESPGAIN [3:0]
读/写
0
7
RESPEXTSEL
读/写
00
[6:5]
RESPSEL [1:0]
读/写
00
[4:3]
RESPAMP
与呼吸电路的外部仪表放大器一起使用。旁路片内放大器级,直接输入ADC。参见图68。
0(默认值)= 禁用
1 = 使能
选择外部呼吸驱动输出。当RESPCAP = 1时,自动选择RESPDAC_RA。
0(默认值)= RESPDAC_LL和RESPDAC_RA。
1 = RESPDAC_LA和RESPDAC_RA。
选择呼吸电容的来源。
0(默认值)= 使用内部电容。
1 = 使用外部电容。
呼吸仪表放大器增益(10倍时饱和)。
0000(默认值)= ×1增益。
0001 = ×2增益。
0010 = ×3增益。
…
1000 = ×9增益。
1001 = ×10增益。
11xx = ×10增益。
选择EXT_RESP _LA或EXT_RESP_LL路径。仅当RESPSEL中选择外部呼吸时适用。EXT_RESP_RA
自动使能。
0(默认值)= EXT_RESP_LL。
1 = EXT_RESP_LA。
设置进行呼吸测量的导联。
00(默认值)= 导联I。
01 = 导联II。
10 = 导联III。
11 = 外部呼吸路径。
设置呼吸驱动信号的测试音幅度。
00(默认值)= 幅度/8。
01 = 幅度/4。
10 = 幅度/2。
11 = 幅度。
读/写
00
[2:1]
RESPFREQ
读/写
1
0
0
RESPEN
功能
保留,置0。
此位置1,GPIO3引脚上的呼吸波形每周期出现一次。与RESFREQ一起使用以选择驱动频率。
0(默认值)= 每N个周期出现一次。
1 = 每周期出现一次。
设置呼吸频率。
RESPFREQ
00(默认值)
01
10
11
RESPALTFREQ = 0
56 kHz
54 kHz
52 kHz
50 kHz
使能呼吸。
0(默认值)= 呼吸禁用。
1 = 呼吸使能。
仅限ADAS1000,ADAS1000-1/ADAS1000-2不包含这些特性。
Rev. A | Page 57 of 80
RESPALTFREQ = 1 (periodic)
64 kHz
56.9 kHz
51.2 kHz
46.5 kHz
ADAS1000/ADAS1000-1/ADAS1000-2
表29. 起搏检测控制寄存器(PACECTL)地址0x04,复位值 = 0x000F881
R/W
默认值
读/写
1
Bit
[23:12]
11
名称
保留
PACEFILTW
读/写
1
10
PACETFILT2
读/写
1
9
PACETFILT1
读/写
读/写
读/写
11
00
01
[8:7]
[6:5]
[4:3]
PACE3SEL [1:0]
PACE2SEL [1:0]
PACE1SEL [1:0]
读/写
读/写
读/写
0
0
0
2
1
0
PACE3EN
PACE2EN
PACE1EN
1
功能
保留,置0
起搏宽度滤波器
0 = 滤波器禁用
1(默认值)= 滤波器使能
注:该滤波器仅对0.1mS有效
起搏验证滤波器2
0 = 滤波器禁用
1(默认值)= 滤波器使能
起搏验证滤波器1
0 = 滤波器禁用
1(默认值)= 滤波器使能
设置进行起搏检测测量的导联
00 = 导联I
01 = 导联II
10 = 导联III
11 = 导联aVF
使能起博检测算法
0(默认值)= 起搏检测禁用
1 = 起搏检测使能
仅限ADAS1000、ADAS1000-1/ADAS1000-2不包含这些特性。
Rev. A | Page 58 of 80
ADAS1000/ADAS1000-1/ADAS1000-2
表30. 共模、参考和屏蔽驱动控制寄存器(CMREFCTL)地址0x05,复位值 = 0xE00000
R/W
读/写
读/写
读/写
读/写
读/写
默认值
1
1
1
0
0
位
23
22
21
20
19
名称
LACM
LLCM
RACM
V1CM
V2CM
读/写
读/写
读/写
读/写
读/写
读/写
读/写
0
0
0
0
0
0
0
0
[18:15]
14
13
12
11
10
9
8
保留
LARLD
LLRLD
RARLD
V1RLD
V2RLD
CERLD
CEREFEN
读/写
0000
[7:4]
RLDSEL [3:0]1
读/写
0
3
DRVCM
读/写
0
2
EXTCM
读/写
0
1
RLDSEL1
读/写
0
0
SHLDEN 1
1
功能
共模电极选择。
5个输入电极可以任意组合以产生共模信号VCM。选择Bit 2时,忽略Bits[23:19]。共
模电压是所选电极的平均值。选择单个电极时,共模电压是该电极的信号电平。当
Bits[23:19] = 0时,共模信号可以从内部VCM_REF (1.3 V)驱动。
0 = 不参与构成共模。
1 = 参与构成共模。
保留,置0。
RLD求和结。 注意,如果禁用RLD放大器(利用RLDSEL),不会自动断开这些开关,
用户必须通过位[9:14]禁用开关。
0(默认值)= 不参与构成RLD输入。
1 = 参与构成RLD输入。
公共电极(CE)参考,参见图57。
0(默认值)= 公共电极禁用。
1 = 公共电极使能。
选择参考驱动的电极。
0000(默认值)= RLD_OUT.
0001 = LA.
0010 = LL.
0011 = RA.
0100 = V1.
0101 = V2.
0110至1111 = 保留。
共模输出。置1时,内部产生的共模信号通过共模引脚输出。如果选择外部共模,
此位不起作用。
0(默认值)= 不输出共模。
1 = 共模从外部共模引脚输出。
选择共模的来源(多个器件一起工作时使用)。
0(默认值)= 选择内部共模。
1 = 选择外部共模(所有内部共模开关断开)。
使能右腿驱动参考电极。
0(默认值)= 禁用。
1 = 使能。
使能屏蔽驱动。
0(默认值)= 屏蔽驱动禁用。
1 = 屏蔽驱动使能。
仅限ADAS1000和ADAS1000-1,ADAS1000-2不包含这些特性。
Rev. A | Page 59 of 80
ADAS1000/ADAS1000-1/ADAS1000-2
表31. GPIO控制寄存器(GPIOCTL)地址0x06,复位值 = 0x000000
R/W
读/写
默认值
0
0
位
[23:19]
18
名称
保留
SPIFW
功能
保留,置0
与片选一起帧传输第二SPI字
0(默认值)= MCS在整帧期间置位
1 = MCS 在各字期间置位
保留,置0
第二SPI使能(仅限ADAS1000和ADAS1000-1);SPI接口以128 kHz数据速率提供ECG数据用于
外部数字起搏算法检测,使用GPIO0、GPIO1、GPIO2引脚
0(默认值)= 禁用
1 = 使能;忽略GPIO0、GPIO1、GPIO2的各控制位;GPIO3不受SPIEN影响
读/写
读/写
0
0
17
16
保留
SPIEN
读/写
00
[15:14]
G3CTL [1:0]
GPIO3引脚的状态
00(默认值)= 高阻态
01 = 输入
10 = 输出
11 = 开漏
读/写
0
13
G3OUT
配置为输出或开漏时,写入GPIO3的输出值
0(默认值)= 低电平值
1 = 高电平值
读
0
12
G3IN
只读;配置为输入时,从GPIO3读取的输入值
0(默认值)= 低电平值
1 = 高电平值
读/写
00
[11:10]
G2CTL [1:0]
GPIO2引脚的状态
00(默认值)= 高阻态
01 = 输入
10 = 输出
11 = 开漏
读/写
0
9
G2OUT
配置为输出或开漏时,写入GPIO2的输出值
0(默认值)= 低电平值
1 = 高电平值
读
0
8
G2IN
只读;配置为输入时,从GPIO2读取的输入值
0(默认值)= 低电平值
1 = 高电平值
读/写
00
[7:6]
G1CTL [1:0]
GPIO1引脚的状态
00(默认值)= 高阻态
01 = 输入
10 = 输出
11 = 开漏
读/写
0
5
G1OUT
配置为输出或开漏时,写入GPIO1的输出值
0(默认值)= 低电平值
1 = 高电平值
读
0
4
G1IN
只读;配置为输入时,从GPIO1读取的输入值
0(默认值)= 低电平值
1 = 高电平值
读/写
00
[3:2]
G0CTL [1:0]
GPIO0引脚的状态
00(默认值)= 高阻态
01 = 输入
10 = 输出
11 = 开漏
读/写
0
1
G0OUT
配置为输出或开漏时,写入GPIO0的输出值
0(默认值)= 低电平值
1 = 高电平值
读
0
0
G0IN
只读;配置为输入时,从GPIO0读取的输入值
0(默认值)= 低电平值
1 = 高电平值
Rev. A | Page 60 of 80
ADAS1000/ADAS1000-1/ADAS1000-2
表32. 起搏幅度阈值寄存器(PACEAMPTH)地址0x07,复位值 = 0x2424241
R/W
读/写
读/写
读/写
1
默认值
0010 0100
0010 0100
0010 0100
位
[23:16]
[15:8]
[7:0]
名称
PACE3AMPTH
PACE2AMPTH
PACE1AMPTH
功能
起搏幅度阈值
阈值 = N × 2 × VREF/GAIN/216
仅限ADAS1000、ADAS1000-1/ADAS1000-2不包含这些特性。
表33. 测试音寄存器(TESTTONE)地址0x08,复位值 = 0x000000
R/W
读/写
读/写
读/写
读/写
读/写
读/写
读/写
默认值
0
0
0
0
0
0
00
位
23
22
21
20
19
[18:5]
[4:3]
名称
TONLA
TONLL
TONRA
TONV1
TONV2
保留
TONTYPE
读/写
0
2
TONINT
读/写
0
1
TONOUT
读/写
0
0
TONEN
功能
测试音选择
0(默认值)= 1.3 V VCM_REF
1 = 1 mV正弦波或方波(TONINT = 1),不连接(TONINT=0)
保留,置0
00(默认值)= 10 Hz正弦波
01 = 150 Hz正弦波
1x = 1 Hz、1 mV正弦波
内部或外部测试音
0(默认值)= 外部测试音;测试音通过CAL_DAC_IO送出,外加于使能的通道
1 = 内部测试音;断开所有ECG通道的外部开关,将校准DAC测试音内部连
接到所有ECG通道;组合模式下,CAL_DAC_IO连接,从器件禁用校准DAC
测试音输出使能
0(默认值)= 仅在内部模式下,断开测试音与CAL_DAC_IO的连接
1 = 内部模式下,将CAL_DAC_IO连接到测试音
使能内部测试音以驱动整个信号链,从前置放大器到SPI接口;此音来自
校准DAC,通过内部多路复用器进入前置放大器;TONEN(校准DAC)使能
时,交流导联脱落禁用
0(默认值)= 禁用测试音
1 = 使能1 mV正弦波测试音(校准模式优先)
Rev. A | Page 61 of 80
ADAS1000/ADAS1000-1/ADAS1000-2
表34. 校准DAC寄存器(CALDAC)地址0x09,复位值 = 0x0020001
R/W
读/写
默认值
0
1
位
[23:14]
13
名称
保留
CALCHPEN
读/写
0
12
CALMODEEN
读/写
0
11
CALINT
读/写
0
10
CALDACEN
读/写
0000000000
[9:0]
CALDATA[9:0]
1
功能
保留,置0。
校准斩波时钟使能。校准DAC输出(CAL_DAC_IO)可以进行斩波以降低1/f噪声。
斩波频率为256 kHz。
0 = 禁用。
1(默认值)= 使能。
校准模式使能。
0(默认值)= 禁用校准模式。
1 = 使能校准模式;连接CAL DAC_IO,开始在ECG通道上采集数据。
内部或外部校准。
0(默认值)= 将CAL_DAC_IO回环到ECG通道以执行外部校准。
1 = 内部校准;断开所有ECG通道的外部开关,将校准DAC内部连接到所有ECG
通道。
使能10位校准DAC用于校准模式或供外部使用。
0(默认值)= 禁用校准DAC。
1 = 使能校准DAC。如果是主器件且不在校准模式,还应将校准DAC信号接出
到CAL_DAC_IO引脚以供外部使用。在从模式下,校准DAC禁用,主器件驱动
从器件CAL_DAC_IO引脚。校准DAC使能时,交流导联脱落禁用。
设置校准DAC值。
为确保校准DAC成功更新,写入新校准DAC寄存器字后,串行接口必须再发出4个SCLK周期。
Rev. A | Page 62 of 80
ADAS1000/ADAS1000-1/ADAS1000-2
表35. 帧控制寄存器(FRMCTL)地址0x0A,复位值 = 0x079000
R/W
读/写
读/写
读/写
读/写
读/写
读/写
读/写
默认值
0
0
0
0
0
1111
0
位
23
22
21
20
19
[18:15]
14
名称
LEAD I/LADIS
LEADII/LLDIS
LEADIII/RADIS
V1DIS
V2DIS
保留
PACEDIS1
读/写
0
13
RESPMDIS 1
读/写
1
12
RESPPHDIS1
读/写
0
11
LOFFDIS
读/写
0
10
GPIODIS
读/写
0
9
CRCDIS
读/写
读/写
0
0
8
7
保留
ADIS
读/写
0
6
RDYRPT
读/写
0
5
保留
读/写
0
4
DATAFMT
读/写
00
[3:2]
SKIP[1:0]
读/写
00
[1:0]
FRMRATE[1:0]
1
功能
将字包括/排除于ECG数据帧。如果电极/导联包括在数据字中,而电极脱落,
则数据字为未定义。
0(默认值)= 包括于帧中。
1 = 从帧中排除。
保留,置1111。
起搏检测。
0(默认值)= 包括于帧中。
1 = 从帧中排除。
呼吸幅度。
0(默认值)= 包括于帧中。
1 = 从帧中排除。
呼吸相位。
0 = 包括于帧中。
1(默认值)= 从帧中排除。
导联脱落状态。
0(默认值)= 包括于帧中。
1 = 从帧中排除。
GPIO字禁用。
0(默认值)= 包括于帧中。
1 = 从帧中排除。
CRC字禁用。
0(默认值)= 包括于帧中。
1 = 从帧中排除。
保留,置0。
如果表头中未设置其标志,则自动排除PACEDIS[14]、RESPMDIS[13]、LOFFDIS
[11]字。
0(默认值)= 固定帧格式。
1 = 自动禁用字(每帧的字数改变)。
就绪重复。如果此位置1,但帧表头显示数据未就绪,则连续发送帧表头,直
到数据就绪。
0(默认值)= 始终发送整帧。
1 = 重复帧表头直到就绪。
保留,置0。
设置输出数据格式,参见图57。
0(默认值)= 数字导联/矢量格式(仅在2 kHz和16 kHz数据速率时可用)。
1 = 电极格式。
跳过间隔。此域提供一种抽取数据的途径。
00(默认值)= 每帧输出。
01 = 每隔一帧输出。
1× = 每隔3帧输出。
设置输出数据速率。
00(默认值)= 2 kHz输出数据速率。
01 = 16 kHz输出数据速率。
10 = 128 kHz输出数据速率(DATAFMT必须置1)。
11 = 31.25 Hz.
仅限ADAS1000、ADAS1000-1/ADAS1000-2不包含这些特性。
Rev. A | Page 63 of 80
ADAS1000/ADAS1000-1/ADAS1000-2
表36. 滤波器控制寄存器(FILTCTL)地址0x0B,复位值 = 0x000000
R/W
读/写
读/写
默认值
0
0
位
[23:6]
5
名称
保留
MN2K
读/写
0
4
N2KBP
读/写
00
[3:2]
LPF[1:0]
读/写
00
[1:0]
保留
功能
保留,置0
SPI主器件的2 kHz陷波旁路
0(默认值)= 旁路陷波滤波器
1 = 陷波滤波器存在
2 kHz陷波旁路
0(默认值)= 陷波滤波器存在
1 = 旁路陷波滤波器
00(默认值)= 40 Hz
01 = 150 Hz
10 = 250 Hz
11 = 450 Hz
注:该滤波器仅对2KHz采样率有效
保留,置0
表37. 交流导联脱落阈值上限寄存器(LOFFUTH)地址0x0C,复位值 = 0x00FFFF
R/W
读/写
默认值
0
0
位
[23:20]
[19:16]
名称
保留
ADCOVER[3:0]
功能
保留,置0
ADC超量程阈值
如果ADC输出大于该超量程阈值,就会设置ADC超范围错误;该超量程阈值
是最大值的偏移值。
Threshold = max_value – ADCOVER × 26
读/写
0xFFFF
[15:0]
LOFFUTH[15:0]
0000 = 最大值(禁用)
0001 = max_value − 64
0010 = max_value − 128
…
1111 = max_value − 960
仅适用于交流导联脱落阈值上限;如果输出≥ N × 2 × VREF/GAIN/216,则检测
到导联脱落。
0=0V
表38. 交流导联脱落阈值下限寄存器(LOFFLTH)地址0x0D,复位值 = 0x000000
R/W
读/写
默认值
0
0
位
[23:20]
[19:16]
名称
保留
ADCUNDR[3:0]
功能
保留,置0
ADC欠量程阈值
如果ADC输出小于该欠量程阈值,就会设置ADC超范围错误。
Threshold = min_value + ADCUNDR × 26
读/写
0
[15:0]
LOFFLTH[15:0]
0000 = 最小值(禁用)
0001 = min_value + 64
0010 = min_value + 128
…
1111 = min_value + 960
仅适用于交流导联脱落阈值下限;如果输出≤ N × 2 × VREF/GAIN/216,则检测
到导联脱落。
0=0V
Rev. A | Page 64 of 80
ADAS1000/ADAS1000-1/ADAS1000-2
表39. 起搏边沿阈值寄存器(PACEEDGETH)地址0x0E,复位值 = 0x0000001
R/W
默认值
0
0
0
读/写
读/写
读/写
1
位
[23:16]
[15:8]
[7:0]
名称
PACE3EDGTH
PACE2EDGTH
PACE1EDGTH
功能
起搏边沿触发阈值
0 = PACEAMPTH/2
1 = VREF/GAIN/216
N = N × VREF/GAIN/216
仅限ADAS1000、ADAS1000-1/ADAS1000-2不包含这些特性。
表40. 起搏电平阈值寄存器(PACELVLTH)地址0x0F,复位值 = 0x0000001
R/W
默认值
0
0
0
读/写
读/写
读/写
1
位
[23:16]
[15:8]
[7:0]
名称
PACE3LVLTH[7:0]
PACE2LVLTH[7:0]
PACE1LVLTH[7:0]
功能
起搏电平阈值;这是一个带符号值
−1 = 0xFF = −VREF/GAIN/216
0 = 0x00 = 0 V
+1 = 0x01 = +VREF/GAIN/216
N = N × VREF/GAIN/216
仅限ADAS1000、ADAS1000-1/ADAS1000-2不包含这些特性。
表41. 读取电极/导联数据寄存器(电极/导联)地址0x11至0x15,复位值 = 0x0000001
R/W
默认值
位
[31:24]
名称
地址[7:0]
功能
0x11:LA或导联I。
0x12:LL或导联II。
0x13:RA或导联III。
0x14:V1或V1’。
0x15:V2或V2’。
读
0
[23:0]
ECG数据
通道数据值。数据左对齐(MSB),无论数据速率为何值。
电极格式中,该值是一个无符号整数。
矢量格式中,该值是一个带符号二进制补码整数。
与电极格式相比,导联/矢量格式有2倍的范围,因为其摆幅为+VREF至–VREF。因此,
LSB大小加倍。
电极格式和模拟导联格式:
最小值(000…) = 0 V
最大值(1111….) = VREF/GAIN
LSB = (2 × VREF/GAIN)/(2N– 1)
数字导联格式:
最小值(1000…) = −(VREF/GAIN)
最大值(0111….) = +VREF/GAIN
LSB = 4 × (VREF/GAIN)/(2N – 1)
其中,N = 数据位数:128 kHz数据速率为16位,2 kHz/16 kHz数据速率为24位。
1
如果在帧模式下使用128 kHz数据速率,只会发送16个高位。如果在常规读写模式下使用128 kHz数据速率,所有32位都会发送。
Rev. A | Page 65 of 80
ADAS1000/ADAS1000-1/ADAS1000-2
表42. 读取起搏检测数据/状态寄存器(PACEDATA)地址0x1A,复位值 = 0x0000001, 2, 3
R/W
读
默认值
0
位
23
名称
检测到起搏3
读
000
[22:20]
起搏通道3 宽度
读
0000
[19:16]
起搏通道3 高度
读
0
15
检测到起搏2
读
000
[14:12]
起搏通道2宽度
读
0000
[11:8]
起搏通道2高度
读
0
7
检测到起搏1
读
000
[6:4]
起搏通道1宽度
读
0000
[3:0]
起搏通道1高度
功能
检测到起搏3。一旦检测到起搏脉冲,此位就会置1。此位在起搏脉冲的后沿置1。
0 = 当前帧中未检测到起搏脉冲。
1 = 当前帧中检测到起搏脉冲。
此位是起搏脉冲的log2 (width) − 1。
宽度 = 2N + 1/128 kHz。
此位是起搏脉冲的log2 (height)。
高度 = 2N × VREF/GAIN/216。
检测到起搏2。一旦检测到起搏脉冲,此位就会置1。此位在起搏脉冲的后沿置1。
0 = 当前帧中未检测到起搏脉冲。
1 = 当前帧中检测到起搏脉冲。
此位是起搏脉冲的log2 (width) − 1。
宽度 = 2N + 1/128 kHz。
此位是起搏脉冲的log2 (height)。
高度 = 2N × VREF/GAIN/216。
检测到起搏1。一旦检测到起搏脉冲,此位就会置1。此位在起搏脉冲的后沿置1。
0 = 当前帧中未检测到起搏脉冲。
1 = 当前帧中检测到起搏脉冲。
此位是起搏脉冲的log2 (width) − 1。
宽度 = 2N + 1/128 kHz。
此位是起搏脉冲的log2 (height)。
高度 = 2N × VREF/GAIN/216。
如果在帧模式下使用128 kHz数据速率,此字将延展为2个16位字。如果在常规读写模式下使用128 kHz数据速率,所有32位都会发送。
此处提供宽度和高度的对数数据是为了确保它能放入一个完整的32位数据字中。因此,所得值中可能存在一定的误差。要获得更精确的读数,
应读取寄存器0x3A、0x3B、0x3C(见表49)。
3
仅限ADAS1000、ADAS1000-1/ADAS1000-2不包含这些特性。
1
2
表43. 读取呼吸数据—幅度寄存器(RESPMAG)地址0x1B,复位值 = 0x0000001, 2
R/W
读
1
2
默认值
0
位
[23:0]
名称
Respiration magnitude[23:0]
功能
呼吸信号的幅度。这是一个带符号值。
2 × VREF × (224 − 1)/(1.6468 × respiration gain).
如果在帧模式下使用128 kHz数据速率,此字将延展为2个16位字。如果在常规读写模式下使用128 kHz数据速率,所有32位都会发送。
仅限ADAS1000、ADAS1000-1/ADAS1000-2不包含这些特性。
表44. 读取呼吸数据—相位寄存器(RESPPH)地址0x1C,复位值 = 0x0000001, 2
R/W
读
1
2
默认值
0
位
[23:0]
名称
Respiration
phase[23:0]
功能
呼吸信号的相位。可以解读为带符号或无符号值。如果无符号,则范围是0到2π。
如果带符号,则范围是– π到+π。
0x000000 = 0.
0x000001 = 2π/224.
0x400000 = π/2.
0x800000 = +π = − π.
0xC00000 = +3π/2 = − π/2.
0xFFFFFF = +2π(1 − 2−24) = −2π/224.
此寄存器不是帧数据的一部分,但可以通过寄存器读取命令读取。
仅限ADAS1000、ADAS1000-1/ADAS1000-2不包含这些特性。
Rev. A | Page 66 of 80
ADAS1000/ADAS1000-1/ADAS1000-2
表45. 导联脱落状态寄存器(LOFF)地址0x1D,复位值 = 0x000000
R/W
读
默认值
0
位
23
读
功能
0
0
[17:14]
保留
电极连接状态。
如果直流或交流导联脱落检测使能,则这些位反映对应的导联脱落状态。
如果直流和交流导联脱落检测均使能,则这些位仅反映交流导联脱落状态。
直流导联脱落状态通过DCLEAD-OFF寄存器提供(见表46)。
公共电极仅有直流导联脱落检测。
交流导联脱落信号可以注入公共电极,但没有ADC输入用来测量其幅度。
如果公共电极关闭,它仅影响其它电极的交流导联脱落幅度。
这些位在帧缓冲器中累积,将帧缓冲器加载到SPI缓冲器时清零。
0 = 电极连接。
1 = 电极断开。
保留
12
LAADCOR
ADC超范围错误。
LLADCOR
RAADCOR
V1ADCOR
V2ADCOR
保留
这些状态位指示所得ADC代码超出范围。
这些位在帧缓冲器中累积,将帧缓冲器加载到SPI缓冲器时清零。
0
11
10
9
8
[7:0]
22
21
20
19
18
13
读
读
名称
RLD lead-off
Status
LA lead-off status
LL lead-off status
RA lead-off status
V1 lead-off status
V2 lead-off status
CELO
保留
表46. 直流导联脱落寄存器(DCLEAD-OFF)地址0x1E,复位值 = 0x0000001
R/W
读
默认值
0
读
读
读
1
0
位
23
22
21
20
13
[19:14]
[8:3]
12
11
10
9
2
[1:0]
名称
RLD 输入超量程
LA输入超量程
LL 输入超量程
RA 输入超量程
CE 输入超量程
保留
功能
直流导联脱落检测基于比较器,与一个固定电平进行比较。各电极位标志指示
是否超过直流导联脱落比较器阈值电平。
0 = 电极 < 超范围阈值,2.4 V。
1 = 电极 > 超范围阈值,2.4 V。
RLD输入欠量程
LA输入欠量程
LL输入欠量程
RA输入欠量程
CE输入欠量程
保留
直流导联脱落检测基于比较器,与一个固定电平进行比较。各电极位指示是否
超过直流导联脱落比较器阈值电平。
0 = 电极 > 欠范围阈值,0.2 V。
1 = 电极 < 欠范围阈值,0.2 V。
保留
此寄存器不是帧数据的一部分,但可以通过寄存器读取命令读取。
Rev. A | Page 67 of 80
ADAS1000/ADAS1000-1/ADAS1000-2
表47. 工作状态寄存器(OPSTAT)地址0x1F,复位值 = 0x0000001
R/W
读
读
读
默认值
0
0
0
位
[23:4]
3
2
名称
保留
内部错误
配置状态
读
0
1
PLL锁定
读
0
0
PLL锁定状态
1
功能
保留
内部数字故障。如果数字内核中检测到错误,此位置1。
此位在复位后置1,表示尚未读取配置。一旦设定配置,此位就会变为
就绪状态。
0 = 就绪。
1 = 繁忙。
PLL失锁。内部PLL使能并锁定后,如果失锁,此位置1。一旦读取此寄
存器或PWREN位(地址0x01[1])清零,此位即清零。
0 = PLL锁定。
1 = PLL失锁。
此位表示PLL的当前锁定状态。
0 = PLL未锁定。
1 = PLL锁定。
此寄存器不是帧数据的一部分,但可以通过寄存器读取命令读取。此寄存器可帮助判断失效器件内故障的可能位置。
表48. 呼吸输入扩展开关寄存器(EXTENDSW)地址0x20,复位值 = 0x000000
R/W
默认值
读/写 0
读/写 0
位
23
22
21
20
19
18
17
16
15
14
13
12
11
10
9
8
名称
EXT_RESP_RA to ECG1_LA
EXT_RESP_RA to ECG2_LL
EXT_RESP_RA to ECG3_RA
EXT_RESP_RA to ECG4_V1
EXT_RESP_RA to ECG5_V2
EXT_RESP_LL to ECG1_LA
EXT_RESP_LL to ECG2_LL
EXT_RESP_LL to ECG3_RA
EXT_RESP_LL to ECG4_V1
EXT_RESP_LL to ECG5_V2
EXT_RESP_LA to ECG1_LA
EXT_RESP_LA to ECG2_LL
EXT_RESP_LA to ECG3_RA
EXT_RESP_LA to ECG4_V1
EXT_RESP_LA to ECG5_V2
AUX_V1
读/写 0
7
AUX_V2
读/写 0
6
NOMATH_V1
0
5
NOMATH_V2
[4:0]
保留
读/写 0
1
开关
SW1a
SW1b
SW1c
SW1d
SW1e
SW2a
SW2b
SW2c
SW2d
SW2e
SW3a
SW3b
SW3c
SW3d
SW3e
功能
通道电极输入的外部呼吸电极输入开关(见图69)1
0 = 开关断开。
1 = 开关闭合。
V1和V2电极可以用于ECG之外的测量。为此,必须将其与内部共模
缓冲器提供病人VCM电压断开,而将其连接到1.3 V的内部VCM_REF
电平。
AUX_Vx位设为高电平时,V1通道放大器的负输入连接到内部VCM_REF
电平。用户可以相对于VCM_REF电平在V1进行其它测量。
如果使用数字导联模式,这些位应与Bits[6:5] (NO_MATH_Vx)一起
使用。
在数字导联模式下,数字内核始终相对于WCT (LA + LL + RA)/3计算
V1’和V2’。
当V1或V2用于ECG之外的其它测量时,必须禁用此数学计算。这些
位最有可能与Bits[8:7] (AUX_Vx)一起使用。
NOMATH_Vx位设为高电平时,禁用V1和V2中的数学计算。
保留,置0。
仅限ADAS1000,ADAS1000-1/ADAS1000-2不包含这些EXT_RESP_xx引脚。
Rev. A | Page 68 of 80
ADAS1000/ADAS1000-1/ADAS1000-2
表49. 用户增益校准寄存器(CALxx)地址0x21至地址0x25,复位值 = 0x000000
R/W
默认值
[31:24]
名称
地址[7:0]
功能
0x21:校准LA。
0x22:校准LL。
0x23:校准RA。
0x24:校准V1。
0x25:校准V2。
对于GAIN 0、GAIN 1、GAIN 2,用户可以选择默认校准值或用户校准值。
注意,GAIN 3无工厂校准。
0 = 默认校准值(工厂校准)。
1 = 用户校准值。
保留,置0
增益校准值。
结果 = 数据 × (1 + GAIN × 2−17)
从该寄存器读取的值为当前增益校准值。如果USRCAL位置0,此寄存器返回当前
增益设置的默认值。
0x7FF (+2047) = ×1.00000011111111111b.
0x001 (+1) = ×1.00000000000000001b.
0x000 (0) = ×1.00000000000000000b.
0xFFF (−1) = ×0.11111111111111111b.
0x800 (−2048) = ×0.11111100000000000b.
位
读/写
0
23
USRCAL
读/写
读/写
0
0
[22:12]
[11:0]
保留
CALVALUE
表50. 读取交流导联脱落幅度寄存器(LOAMxx)地址0x31至地址35,复位值 = 0x0000001
R/W
读/写
读
1
默认值
0
0
位
[31:24]
名称
地址[7:0]
功能
0x31:LA交流导联脱落幅度。
0x32:LL交流导联脱落幅度。
0x33:RA交流导联脱落幅度。
0x34:V1交流导联脱落幅度。
0x35:V2交流导联脱落幅度。
[23:16]
[15:0]
保留
LOFFAM
保留。
实测幅度。
选择交流导联脱落时,该数据为整流2 kHz带通滤波器的平均值,更新速率为8 Hz,
截止频率为2 Hz。输出为2 kHz信号的幅度乘以2/π(约0.6,整流正弦波的平均值)。
要转换为RMS,请将输出乘以π/(2√2)。
导联脱落(无符号)。
最小值0x0000 = 0 V。
LSB 0x0001= VREF/GAIN/216.
最大值0xFFFF = VREF/GAIN。
此寄存器不是帧数据的一部分,但可以通过寄存器读取命令读取。
Rev. A | Page 69 of 80
ADAS1000/ADAS1000-1/ADAS1000-2
表51. 起搏宽度和幅度寄存器(PACExDATA)地址0x3A至地址0x3C,复位值 = 0x0000001, 2
R/W
默认值
位
[31:24]
名称
地址[7:0]
读
0
[23:8]
起搏高度
读
0
[7:0]
起搏宽度
1
2
功能
0x3A: PACE1DATA
0x3B: PACE2DATA
0x3C: PACE3DATA
实测起搏高度,带符号二进制补码值
’s
0=0
1 = VREF/GAIN/216
N = N × VREF/GAIN/216
实测起搏宽度,128 kHz采样
N: N/128 kHz =宽度
12: 12/128 kHz = 93 µs
255:255/128 kHz = 2.0 ms
这些寄存器不是帧数据的一部分,但可以通过寄存器读取命令读取。
仅限ADAS1000、ADAS1000-1/ADAS1000-2不包含这些特性。
Rev. A | Page 70 of 80
ADAS1000/ADAS1000-1/ADAS1000-2
表52. 帧表头(FRAMES)地址0x40,复位值 = 0x8000001
R/W
读
读
默认值
1
0
位
31
30
名称
标志
就绪位
读
0
[29:28]
溢出[1:0]
读
0
27
故障
读
0
26
检测到起搏3
读
0
25
检测到起搏2
读
0
24
检测到起搏1
读
0
23
呼吸
读
0
22
检测到导联脱落
读
0
21
检测到直流导联脱落
读
0
20
ADC超出范围
0
[19:0]
保留
1
功能
表头标志,设为1表示表头。
就绪位,指示ECG帧数据是否计算完成且可供读取。
0 = 就绪,随后是数据帧。
1 = 繁忙。
溢出位,指示自上次帧读取以来,遗失了多个帧。计数达到最大值时,
此域饱和。如果溢出位大于0,则帧中的数据(包括此表头字)有效但非
最新。
使用跳过模式时(FRMCTL寄存器(0x0A) Bits[3:2]),溢出位用作标志,非
零值表示溢出。
00 = 遗失0帧。
01 = 遗失1帧。
10 = 遗失2帧。
11 = 遗失3帧或更多帧。
检测到器件内部错误。
0 = 正常工作
1 = 错误状态
起搏3表示起搏伪像在最近的点得到认定。
0 = 无起搏伪像
1 = 起搏伪像存在
起搏2表示起搏伪像在最近的点得到认定。
0 = 无起搏伪像
1 = 起搏伪像存在
起搏1表示起搏伪像在最近的点得到认定。
0 = 无起搏伪像
1 = 起搏伪像存在
0 = 无新的呼吸数据
1 = 呼吸数据已更新
如果直流和交流导联脱落检测均使能,则此位是所有交流导联脱落检
测标志的“或”运算结果。如果仅直流或交流导联脱落检测使能,则此
位是所有直流或交流导联脱落检测标志的“或”运算结果。
0 = 所有导联均已连接
1 = 检测到一个或多个导联脱落
0 = 所有导联均已连接
1 = 检测到一个或多个导联脱落
0 = ADC在范围以内
1 = ADC超出范围
保留
如果在帧模式下使用128 kHz数据速率,只会发送16个高位。如果在常规读写模式下使用128 kHz数据速率,所有32位都会发送。
表53. 帧CRC寄存器(CRC)地址0x41,复位值 = 0xFFFFFF1
R/W
读
1
位
[23:0]
名称
CRC
功能
循环冗余校验
CRC寄存器为32位字(2 kHz和16 kHz数据速率)或16位字(128 kHz速率)。详情参见表20。
Rev. A | Page 71 of 80
ADAS1000/ADAS1000-1/ADAS1000-2
与ADAS1000接口示例
以下例子显示了将ADAS1000配置为特定工作模式并开始
示例2:使能呼吸并传输转换数据流
帧传输ECG数据所需的寄存器命令。
1. 第一个写操作配置RESPCTL寄存器:56 kHz呼吸驱动信
号,增益 = 1,通过呼吸电容驱动输出并在导联I上测量。
示例1:初始化ADAS1000以执行ECG捕捉并开始数据
流传输
2. 第二个写操作发出读取命令,以便开始将转换数据通过
1. 第一个写操作配置CMREFCTL寄存器:CM = WCT = (LA
3. 继续发出SCLK周期,以配置的包数据速率读取转换数据。
+ LL + RA)/3;使能RLD以通过RLD_OUT电极输出。使
能屏蔽放大器。
SDO引脚输出。
4. 注意,本例假设FRMCTL寄存器已按照示例1的第二个
写操作进行配置,数据帧中包括呼吸幅度。
2. 第二个写操作配置FRMCTL寄存器以输出9字/帧或包。
字帧/包由表头、5个ECG字、起搏、呼吸幅度和导联脱
示例3:直流导联脱落和传输转换数据流
落组成。帧配置为始终发送,无论就绪与否。
1. 第一个写操作配置LOFFCTL寄存器:使能直流导联脱
落,导联脱落电流为50 nA。
ADAS1000处于矢量格式模式,数据速率为2 kHz。
3. 第三个写操作寻址ECGCTL寄存器,使能所有通道并设
置1.4倍的增益、低噪声模式和差分输入,从而将器件
2. 第二个写操作发出读取命令,以便开始将转换数据通过
SDO引脚输出。
配置为模拟导联模式。此寄存器还会将器件配置为主器
3. 继续发出SCLK周期,以配置的包数据速率读取转换数据。
件,使用外部晶体作为XTALx引脚的输入源。这个写操
4. 注意,本例假设FRMCTL寄存器已按照示例1的第二个
写操作进行配置,数据帧中包括直流导联脱落字。
作同时将ADAS1000置于转换模式。
4. 第四个写操作发出读取命令,以便开始将转换数据通过
SDO引脚输出。
5. 继续发出SCLK周期,以配置的包数据速率(2 kHz)读取转
换数据。回读转换数据时,SDI输入应保持低电平,因
为任何在读取帧/包期间发送至接口的命令都会被理解
配置数据发生变化,从而停止ADC转换,以便接口处理
新命令。
表54. 示例1:初始化ADAS1000以执行ECG捕捉并开始数据流传输
写命令
写命令1
写命令2
写命令3
写命令4
寻址的寄存器
CMREFCTL
FRMCTL
ECGCTL
FRAMES
读/写位
1
1
1
0
寄存器地址
000 0101
000 1010
000 0001
100 0000
数据
1110 0000 0000 0000 0000 1011
0000 0111 1001 0110 0000 0000
1111 1000 0000 0100 1010 1110
0000 0000 0000 0000 0000 0000
32位写命令
0x85E0000B
0x8A079600
0x81F804AE
0x40000000
寄存器地址
000 0011
100 0000
数据
0000 0000 0010 0000 1001 1001
0000 0000 0000 0000 0000 0000
32位写命令
0x83002099
0x40000000
寄存器地址
000 0010
100 0000
数据
0000 0000 0000 0000 0001 0101
0000 0000 0000 0000 0000 0000
32位写命令
0x82000015
0x40000000
表55. 示例2:使能呼吸并传输转换数据流
写命令
写命令1
写命令2
寻址的寄存器
RESPCTL
FRAMES
读/写位
1
0
表56. 示例3:使能直流导联脱落并传输转换数据流
写命令
写命令1
写命令2
寻址的寄存器
LOFFCTL
FRAMES
读/写位
1
0
Rev. A | Page 72 of 80
ADAS1000/ADAS1000-1/ADAS1000-2
示例4:在各ECG通道上配置150 Hz测试音正弦波并传输
转换数据流
示例5:使能起搏检测并传输转换数据流
1. 第一个写操作配置PACECTL寄存器,所有三个起搏检
1. 第一个写操作配置CMREFCTL寄存器:VCM_REF = 1.3 V
测实例均使能:PACE1EN在导联II上检测,PACE2EN
(无电极参与构成VCM)。使能RLD输出至RLD_OUT,
在导联I上检测,PACE3EN在导联aVF上检测。同时使
使能屏蔽放大器。
能起搏宽度滤波器和验证滤波器。
2. 第二个写操作寻址TESTTONE寄存器,以使能所有电极
2. 第二个写操作发出读取命令,以便开始将转换数据通过
SDO引脚输出。
通道的150 Hz正弦波。
3. 第三个写操作寻址FILTCTL寄存器,以将内部低通滤波
器更改为250 Hz,确保150 Hz正弦波能够通过。
3. 继续发出SCLK周期,以配置的包数据速率读取转换数
据。检测到有效起搏时,检测标志在表头字中确认,
4. 第四个写操作配置FRMCTL寄存器以输出9字/帧或包。
字帧/包由表头、5个ECG字、起搏、呼吸幅度和导联脱
落组成。帧配置为始终发送,无论就绪与否。ADAS1000
处于电极格式模式,数据速率为2 kHz。为在各电极通道
PACEDATA寄存器包含有关各测量导联的实测脉冲宽
度和高度的信息。
4. 注意,PACEAMPTH寄存器默认设置为0x242424,它将
各起搏实例的幅度设置为1.98 mV/增益。
5. 注意,本例假设FRMCTL寄存器已按照示例1的第二个
上看到正确的测试音信号,必须使用电极格式。
5. 第五个写操作寻址ECGCTL寄存器,使能所有通道并设
写操作进行配置,数据帧中包括PACEDATA字。
置1.4倍的增益、低噪声模式。它将器件配置为主器件,
并从XTAL输入源驱动。这个写操作同时将ADAS1000置
于转换模式。
6. 第六个写操作发出读取命令,以便开始将转换数据通过
SDO引脚输出。
7. 继续发出SCLK周期,以配置的包数据速率读取转换数据。
表57. 示例4:在各ECG通道上配置150 Hz测试音正弦波并传输转换数据流
写命令
写命令1
写命令2
写命令3
写命令4
写命令5
写命令6
寻址的寄存器
CMREFCTL
TESTTONE
FILTCTL
FRMCTL
ECGCTL
FRAMES
读/写位
1
1
1
1
1
0
寄存器地址
000 0101
000 1000
000 1011
000 1010
000 0001
100 0000
数据
0000 0000 0000 0000 0000 1011
1111 1000 0000 0000 0000 1101
0000 0000 0000 0000 0000 1000
0000 0111 1001 0110 0001 0000
1111 1000 0000 0000 1010 1110
0000 0000 0000 0000 0000 0000
32位写命令
0x8500000B
0x88F8000D
0x8B000008
0x8A079610
0x81F800AE
0x40000000
寄存器地址
000 0100
100 0000
数据
0000 0000 0000 1111 1000 1111
0000 0000 0000 0000 0000 0000
32位写命令
0x84000F8F
0x40000000
表58. 示例5:使能起搏检测并传输转换数据流
写命令
写命令1
写命令2
寻址的寄存器
PACECTL
FRAMES
读/写位
1
0
Rev. A | Page 73 of 80
ADAS1000/ADAS1000-1/ADAS1000-2
示例6:写入主从器件并传输转换数据流
从器件配置
主器件配置
1. 第一个写操作配置FRMCTL寄存器以输出7字/帧或包。
1. 第四个写操作配置FRMCTL寄存器以输出9字/帧或包(注
字帧/包由表头、5个ECG字和导联脱落组成。帧配置为
意,这与从器件的帧字数不同)。字帧/包由表头、5个
始终发送,无论就绪与否。从器件ADAS1000-2处于电
ECG字、起搏、呼吸幅度和导联脱落组成。本例中,帧
极格式模式,数据速率为2 kHz。
配置为始终发送,无论就绪与否。主器件ADAS1000处
2. 第二个写操作配置CMREFCTL寄存器以接收来自主器件
于矢量格式模式,数据速率为2 kHz。与从器件相似,主
器件也可以配置为电极模式,不过这将需要主控制器进
的外部共模。
3. 第三个写操作寻址ECGCTL寄存器,使能所有通道并设
行导联计算。
置1.4倍的增益、低噪声模式。它将器件配置为从器
2. 第五个写操作配置CMREFCTL寄存器:CM = WCT = (LA +
件、组合模式,并从CLK_IN输入源(从主器件ADAS1000
LL + RA)/3;使能RLD以通过RLD_OUT电极输出。使能屏
获得)驱动。此写操作还将ADAS1000-2置于转换模式,
蔽放大器。CM = WCT信号从主器件(CM_OUT)驱动至
但开始转换前,须等待主器件的SYNC_GANG信号。
从器件(CM_IN)。
3. 第六个写操作寻址ECGCTL寄存器,使能所有通道并设
置1.4倍的增益、低噪声模式。它将器件配置为组合模
式中的主器件,并从XTAL输入源驱动。ADAS1000主器
件设置为差分输入,从而处于模拟导联模式。此ECGCTL
寄存器写操作将主器件置于转换模式,主器件通过
SYNC_GANG引脚发送一个边沿到从器件,以触发两个
器件同步转换。
4. 第七个写操作发出读取命令,以便开始将转换并抽取的
数据通过SDO引脚输出。
5. 继续发出SCLK周期,以配置的包数据速率读取转换数据。
表59. 示例6:写入主从器件并传输转换数据流
器件
从
主机
写命令
写命令1
写命令2
写命令3
写命令4
写命令5
写命令6
写命令7
寻址的寄存器
FRMCTL
CMREFCTL
ECGCTL
FRMCTL
CMREFCTL
ECGCTL
FRAMES
R/W
1
1
1
1
1
1
0
寄存器地址
000 1010
000 0101
000 0001
000 1010
000 0101
000 0001
100 0000
Rev. A | Page 74 of 80
数据
0000 0111 1111 0110 0001 0000
0000 0000 0000 0000 0000 0100
1111 1000 0000 0000 1101 1110
0000 0111 1001 0110 0000 0000
1110 0000 0000 0000 0000 1011
1111 1000 0000 0100 1011 1110
0000 0000 0000 0000 0000 0000
32位写命令
0x8A07F610
0x85000004
0x81F800DE
0x8A079600
0x85E0000B
0x81F804BE
0x40000000
ADAS1000/ADAS1000-1/ADAS1000-2
软件流程图
图81显示了与多个ADAS1000/ADAS1000-1/ADAS1000-2器件接口建议采取的步骤顺序。
POWER UP ADAS1000
DEVICES
WAIT FOR POR ROUTINE
TO COMPLETE, 1.5ms
INITIALIZE SLAVE
DEVICES
INITIALIZE MASTER DEVICE
ENABLING CONVERSION
ISSUE READ FRAME
COMMAND (WRITE TO 0x40)
NO
DRDY
LOW?
YES
ISSUE SCLK CYCLES (SDI = 0)
TO CLOCK FRAME DATA OUT
AT PROGRAMMED DATA RATE
IS CRC
CORRECT?
NO
DISCARD
FRAME DATA
YES
NO
ACTIVITY
ON
SDI?
YES
ADAS1000 STOPS CONVERTING,
SDI WORD USED TO
RECONFIGURE DEVICE
RETURN
TO ECG
CAPTURE?
NO
YES
ISSUE READ FRAME
COMMAND (WRITE TO 0x40)
NO
POWER-DOWN?
YES
ADAS1000 GOES INTO
POWER-DOWN MODE
09660-038
ECG CAPTURE COMPLETE
POWER-DOWN ADAS1000
ECGCTL = 0x0
图81. 与多个ADAS1000/ADAS1000-1/ADAS1000-2器件接口的建议软件流程图
Rev. A | Page 75 of 80
ADAS1000/ADAS1000-1/ADAS1000-2
电源、接地和去耦策略
ADCVDD和DVDD电源
ADAS1000/ADAS1000-1/ADAS1000-2的各电源引脚应当具
AVDD电源轨不仅为模拟模块供电,也为用于ADC和数字
有足够大的0.01 μF电源去耦电容,电容应尽可能靠近器件
内核的内部1.8 V调节器供电。使用内部调节器时,应将VREG _
引脚,最好是正对着该器件。此外,每个电源域(AVDD和
EN引脚连接到AVDD,然后使用ADCVDD和DVDD引脚进
IOVDD)还应有一个4.7 μF电容,它同样应尽可能靠近器件。
行去耦。
IOVDD噪声较高,最好与AVDD分离。
需要时,DVDD调节器可用于驱动其它外部数字电路,但
类似地,ADCVDD和DVDD电源域各自需要一个2.2 μF电容,
ADCVDD引脚纯粹是为旁路而提供,不能为其它元件提供
其ESR应在0.5 Ω至2 Ω范围。各2.2 μF电容的理想位置取决
电流。
于封装类型。对于LQFP封装和DVDD去耦,2.2 μF电容最
如果必须将总功耗降至最低,ADCVDD和DVDD使用外部
好放在引脚30与引脚31之间,而对于ADCVDD,2.2 μF电容
应放在引脚55与引脚56之间。LFCSP封装类似,DVDD 2.2 μF
电容最好放在引脚43与引脚44之间,ADCVDD电容则应放
在引脚22与引脚23之间。各引脚建议使用一个0.01 μF电容
1.8 V电源轨可实现更高效率的解决方案。ADCVDD和DVDD
输入设计由外部驱动,内部调节器可以通过将VREG_EN
引脚直接接地而禁用。
进行高频去耦。0.01 µF电容应具有低有效串联电阻(ESR)和
未用引脚/路径
低有效串联电感(ESL),如高频时提供低阻抗接地路径的普
在不使用全部ECG路径或功能的应用中,旁路不同功能的
通陶瓷电容,以便处理内部逻辑开关所引起的瞬态电流。
最佳方法如下:
应避免在器件下方布设数字线路,否则会将噪声耦合至器
• 未用ECG路径上电时禁用。为实现低功耗运行,应将其
件。应允许模拟接地层布设在器件下方,以避免噪声耦
全程禁用。理想情况下,这些引脚在不使用时应连接到
合。电源线路应采用尽可能宽的走线,以提供低阻抗路
RLD_OUT。
径,并减小电源线路上的毛刺噪声影响。快速开关数字信
• 未用外部呼吸输入可以接地。
号应利用数字地屏蔽起来,以免向电路板上的其它器件辐
• 未用屏蔽驱动器可以禁用,输出悬空。
射噪声,并且绝不应靠近参考输入。必须将VREF线路上
• CM_OUT、CAL_DAC_IO、DRDY、GPIOx、CLK_IO、
的噪声降至最低。避免数字信号与模拟信号交叠。电路板
相对两侧上的走线应当彼此垂直,这样做有助于减小电路
板上的馈通效应。像所有薄型封装一样,应避免弯曲封
装,并且在组装过程中必须避免封装表面上出现点负载。
电路板布局时,确保旁路电容尽可能靠近相关引脚,并使
用短而宽的走线,最好位于上侧。
SYNC_GANG可以断开。
布局布线建议
为获得最高CMRR性能,应格外注意各通道的ECG路径布
局。所有通道都应相同,使不同路径的电容差异最小。
所 有 去 耦 电 容 应 尽 可 能 靠 近 ADAS1000/ADAS1000-1/
ADAS1000-2,VREF去耦应予以优先考虑,VREF去耦电容
AVDD
应尽量与ADAS1000/ADAS1000-1/ADAS1000-2位于同一侧。
ADAS1000/ADAS1000-1/ADAS1000-2设计采用3.15 V至5.5 V
的宽电源轨供电,其性能在整个范围内相似,但总功耗随
着电压提高而提高。
Rev. A | Page 76 of 80
ADAS1000/ADAS1000-1/ADAS1000-2
外形尺寸
9.10
9.00 SQ
8.90
0.60
0.42
0.24
0.60
0.42
0.24
0.275
43
PIN 1
INDICATOR
8.75
BSC SQ
6.05
5.95 SQ
5.85
*EXPOSED PAD
1
0.50
BSC
0.75
0.65
0.55
29
14
BOTTOM VIEW
6.50 REF
0.70 MAX
0.65 NOM
12° MAX
15
28
TOP VIEW
0.05 MAX
0.01 NOM
0.30
0.23
0.18
0.20 REF
06-20-2012-A
SEATING
PLANE
*FOR PROPER CONNECTION OF THE EXPOSED PAD, REFER TO
THE PIN CONFIGURATIONS AND FUNCTION DESCRIPTIONS
SECTION OF THIS DATA SHEET.
图82. 56引脚引脚架构芯片级封装[LFCSP_VQ]
9 mm x 9 mm , 超薄体
(CP-56-7)
尺寸单位:mm
0.75
0.60
0.45
12.20
12.00 SQ
11.80
1.60
MAX
64
49
1
48
PIN 1
10.20
10.00 SQ
9.80
TOP VIEW
(PINS DOWN)
1.45
1.40
1.35
0.15
0.05
SEATING
PLANE
VIEW A
ROTATED 90° CCW
0.20
0.09
7°
3.5°
0°
0.08
COPLANARITY
16
33
32
17
VIEW A
0.50
BSC
LEAD PITCH
COMPLIANT TO JEDEC STANDARDS MS-026-BCD
图83. 64引脚薄型四方扁平封装[LQFP]
(ST-64-2)
尺寸单位:mm
Rev. A | Page 77 of 80
0.27
0.22
0.17
051706-A
0.90
0.85
0.80
0.150
56
42
ADAS1000/ADAS1000-1/ADAS1000-2
订购指南
型号1
ADAS1000BSTZ
ADAS1000BSTZ-RL
ADAS1000BCPZ
ADAS1000BCPZ-RL
ADAS1000-1BCPZ
ADAS1000-1BCPZ-RL
ADAS1000-2BSTZ
ADAS1000-2BSTZ-RL
ADAS1000-2BCPZ
ADAS1000-2BCPZ-RL
EVAL-ADAS1000SDZ
EVAL-SDP-CB1Z
1
2
3
描述
5个ECG通道、起搏算法、呼吸电路
5个ECG通道、起搏算法、呼吸电路
5个ECG通道、起搏算法、呼吸电路
5个ECG通道、起搏算法、呼吸电路
5个ECG通道
5个ECG通道
组合模式配套产品
组合模式配套产品
组合模式配套产品
组合模式配套产品
ADAS1000评估板
系统演示板(SDP),通过USB与PC接口,用作数据传输
控制板
温度范围
−40°C至+85°C
−40°C至+85°C
−40°C至+85°C
−40°C至+85°C
−40°C至+85°C
−40°C至+85°C
−40°C至+85°C
−40°C至+85°C
−40°C至+85°C
−40°C至+85°C
封装描述
64引脚 LQFP
64引脚 LQFP
56引脚 LFCSP_VQ
56引脚 LFCSP_VQ
56引脚 LFCSP_VQ
56引脚 LFCSP_VQ
64引脚 LQFP
64引脚 LQFP
56引脚 LFCSP_VQ
56引脚 LFCSP_VQ
评估套件2
控制板3
Z = 符合RoHS标准的器件。
此评估套件包括2片ADAS1000BSTZ,可实现最多12导联配置。由于ADAS1000包含全部特性,因此它是ADAS1000所有版本的评估工具。
此板允许PC对所有带SD标志后缀的ADI评估板进行控制并与之通信。
Rev. A | Page 78 of 80
封装选项
ST-64-2
ST-64-2
CP-56-7
CP-56-7
CP-56-7
CP-56-7
ST-64-2
ST-64-2
CP-56-7
CP-56-7
ADAS1000/ADAS1000-1/ADAS1000-2
注释
Rev. A | Page 79 of 80
ADAS1000/ADAS1000-1/ADAS1000-2
注释
©2012 Analog Devices, Inc. All rights reserved. Trademarks and
registered trademarks are the property of their respective owners.
D09660sc -0-8/12(0)
Rev. 0 | Page 80 of 80
Was this manual useful for you? yes no
Thank you for your participation!

* Your assessment is very important for improving the work of artificial intelligence, which forms the content of this project

Download PDF

advertisement