设计高度集成的心电图（ECG）前端电路，用于电池供电 病人监护应用

连接/参考器件

ADAS1000集成呼吸与脉搏检测的心电图（ECG）前端

ADP151超低噪声、200 mA CMOS线性稳压器

评估和设计支持

电路评估板

评估板（EVAL-ADAS1000SDZ）

系统演示平台（EVAL-SDP-CB1Z）

设计和集成文件

原理图、布局文件、物料清单

电路功能与优势

本电路是高度集成的心电图（ECG）前端，用于电池供电式病人监护应用。图1显示典型5导联（4个肢体导联和1个心前胸导联）ECG测量系统物理连接的顶层框图，该系统集成了呼吸与脉搏检测功能。这种配置通常用于便携式遥测ECG测量或线路供电式床边仪器的最小导联设置。

在皮肤表面测量时，ECG信号幅度较小，通常为1 mV.有关病人的健康及其它参数的重要信息都蕴藏在那个小信号之中，因此要求器件具有μV级的测量灵敏度。就系统而言，许多医疗标准都要求最大噪声不超过30μV p-p；然而，设计人员通常把这一数值定的更低。因此，设计满足系统层面需求的解决方案时，必须考虑所有的噪声源。

ADAS1000的额定噪声性能针对多种不同的工作环境。电源须经过设计，确保不会降低整体性能。选择ADP151线性稳压器是由于它的超低噪声性能（9μV rms典型值，10 Hz至100 kHz），配合ADAS1000的电源抑制性能，可确保ADP151产生的噪声不影响整体噪声性能。

图1.用于典型4电极+ RLD或5导联配置的ADAS1000简化功能框图（未显示所有连接和去耦）

电路描述

ADAS1000五电极ECG模拟前端（AFE）解决新一代低功耗、低噪声、高性能系留式和便携式ECG系统带来的挑战。

ADAS1000是一款高度集成的芯片，由五个电极输入和一个专用右腿驱动（RLD）输出参考电极组成，专为监控与诊断级ECG测量而设计。

除了支持监控ECG信号的基本元件，ADAS1000还配备了呼吸测量（胸阻抗测量）、起搏伪像检测、导联/电极连接状态以及内部校准等功能。

单个ADAS1000支持5个电极输入，轻松进行传统的6导联ECG测量。并联第二个ADAS1000从机设备便可将系统调节到真正的12导联测量（由9个电极和1个RLD组成），若加入多个从机设备（3个或更多），便可将系统调节到15导联测量甚至更多。

呼吸 ADAS1000集成用于在46 kHz至64 kHz的可编程频率下进行呼吸驱动的数模转换器（DAC），以及用于简化这一复杂测量过程的模数转换器（ADC）。测量信号经解调，转换为幅度和相位信息，可据此确定相应的呼吸信息，从而得到具体的线缆参数。本电路使用内部电容时分辨率为200 mΩ，使用外部电容时具有较高的分辨率（《200 mΩ）。电路具有灵活的开关方案，允许测量三个导联中的一个（I、II或III）。

起搏检测算法起搏检测算法在四根可能的导联线（I、II、III或aVF）中的三根上运行三个数字算法实例。它与内部抽取和滤波并行针对高频心电图数据运行。该算法设计用于检测并测量宽度范围从100 μs到2 ms、幅度从400 μV到1000 mV的起搏伪像。ADAS1000返回一个标志，用以表示是在一根还是多根导联线上检测到起搏信号，同时返回检测到信号的高度和宽度。当用户希望运行自己的数字起搏算法时，ADAS1000提供了一个高速起搏接口，以极快的数据速率（128 kHz）提供ECG数据，与此同时，标准接口上经过滤波和抽取的ECG数据保持不变。

低功耗 ADAS1000针对低功耗设计，仅需21 mW便可进行5个ECG电极的测量。若需进一步降低电池供电式动态心电和遥测仪等应用的整体功耗，所有未用到的通道和特性都可轻松禁用，以便进一步将单个ECG导联的功耗降低至11 mW.