如何兼顧高性能和低功耗？這款生物電前端模擬芯片了解一下~

生物電信號包含了有關(guān)身體、腦部和肌肉活動等方面的重要信息，而生物電測量前端模擬芯片則是一種專門設(shè)計用于測量和采集生物電信號的集成電路芯片。生物電測量前端模擬芯片通過組件共同作用，將微弱的生物電信號放大，濾波并轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號，以便后續(xù)的數(shù)據(jù)處理、分析和存儲。因此在醫(yī)療、健康監(jiān)測和科學(xué)研究等領(lǐng)域具有廣泛應(yīng)用。

生物電信號包含了有關(guān)身體、腦部和肌肉活動等方面的重要信息，而生物電測量前端模擬芯片則是一種專門設(shè)計用于測量和采集生物電信號的集成電路芯片。生物電測量前端模擬芯片通過組件共同作用，將微弱的生物電信號放大，濾波并轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號，以便后續(xù)的數(shù)據(jù)處理、分析和存儲。因此在醫(yī)療、健康監(jiān)測和科學(xué)研究等領(lǐng)域具有廣泛應(yīng)用。

本文將詳細介紹上海芯熾科技集團有限公司的SC2945，該款芯片集成了便攜式低功率心電圖應(yīng)用的所有特性，內(nèi)置單通道 24 位 Delta-Sigma (Δ-Σ)模數(shù)轉(zhuǎn)換器(ADC)、 可編程增益放大器(PGA)、內(nèi)部參考和振蕩器。考慮到對生物電信號的高精度采集和信號質(zhì)量的保護，SC2945具備了超低功耗、高增益、高采樣率等特性，以確保準(zhǔn)確且穩(wěn)定地捕捉生物電信號。

SC2945功能模塊示意圖

1. 出眾的低功耗優(yōu)勢

SC2945 擁有420 μW超低功耗的節(jié)能芯片，不管電源采用低于或者高于標(biāo)準(zhǔn)電壓的值，工作電流基本不變。使芯片在滿足系統(tǒng)的高性能要求的同時，只消耗相對較低的電流。能在測量生物電信號時有效地降低功耗，延長電池壽命，可以廣泛應(yīng)用于醫(yī)療設(shè)備、便攜式健康監(jiān)測設(shè)備、運動生理學(xué)研究、高精度數(shù)據(jù)采樣等領(lǐng)域，為疾病診斷、健康管理和科學(xué)研究提供了基礎(chǔ)性的工具和技術(shù)支持。

2. 卓越的性能和數(shù)據(jù)傳輸速率

SC2945的數(shù)據(jù)傳輸速率最高可達16kSPS，大大減少了數(shù)據(jù)傳輸?shù)臅r間延遲，可以更精準(zhǔn)的處理上升時間100uS以內(nèi)的起搏偽像，這對于需要進行長時間監(jiān)測或大規(guī)模數(shù)據(jù)采集的應(yīng)用非常重要。與此同時，SC2945內(nèi)置高初始精度（±0.5%）振蕩器，-40℃至85℃溫漂±1%以內(nèi)。其內(nèi)置振蕩器溫漂較小的優(yōu)勢，能夠有效降低溫度變化對振蕩器頻率的影響，使得芯片的信號穩(wěn)定性更高，減少了溫度對信號質(zhì)量的干擾，確保數(shù)據(jù)的可靠性和準(zhǔn)確性，即使在溫度變化較大的環(huán)境下，芯片的輸出頻率也能保持相對穩(wěn)定。SC2945內(nèi)置起搏檢測信號輸出與檢測電路，起搏器用于治療心臟疾病，通過給心臟提供電刺激來維持或調(diào)節(jié)心跳節(jié)律。SC2945通過高靈敏度的輸入通道和強大的信號處理功能，能夠準(zhǔn)確地接受和解析起搏器發(fā)出的信號，靈活地將起搏信號傳輸至外部監(jiān)控元件或者通過片外脈沖整形電路送回芯片進行起搏檢測，為醫(yī)生提供可靠的數(shù)據(jù)來進行診斷和治療決策。這種技術(shù)對于心臟病、腦疾病等常見疾病的監(jiān)測和治療至關(guān)重要。

SC2945起搏檢測應(yīng)用電路

3. 獨具優(yōu)勢的集成和可適用性

SC2945 的 12 檔可編程PGA，最大可以實現(xiàn)96倍輸入增益，能夠輕松捕捉毫伏甚至更微弱的信號，通過設(shè)置PGA的增益值，用戶可以在不同的測量場景中優(yōu)化信號的幅度范圍，也可使得SC2945能夠更好地提高系統(tǒng)的靈敏度和分辨率。得益于優(yōu)異的抗共模和工頻干擾能力，信號的轉(zhuǎn)換和放大過程將更加精確和可靠。并且，該芯片兼容 SPI 的串行接口，使工作時序的調(diào)試與實現(xiàn)更加簡便。同時也提高了數(shù)據(jù)傳輸速度，提供了更大的靈活性，適用于復(fù)雜的通信需求，其智能化的設(shè)計使得它能夠簡化整個系統(tǒng)的開發(fā)流程，提升工程師們的工作效率。

SC2945上位機波形測試界面

結(jié)語

SC2945作為低功耗生物電測量前端模擬芯片，以其出眾的性能、低功耗和靈活性，完美地適應(yīng)了現(xiàn)代便攜式醫(yī)療設(shè)備和可穿戴設(shè)備的需求。其準(zhǔn)確測量的能力將為醫(yī)療健康監(jiān)測、運動生理學(xué)研究和生物反饋等領(lǐng)域帶來突破性進展。

關(guān)于上海芯熾

上海芯熾科技集團有限公司2019年8月成立，核心業(yè)務(wù)聚焦在高端模擬集成電路研發(fā)和應(yīng)用，其產(chǎn)品廣泛用于智能汽車、新能源、通信、工業(yè)控制、醫(yī)療器械、精密儀器以及各類高端消費電子等領(lǐng)域。

上海芯熾堅持正向設(shè)計和源頭創(chuàng)新，致力于為客戶提供國產(chǎn)高性能、高品質(zhì)模擬集成電路產(chǎn)品。公司技術(shù)積累深厚，研發(fā)實力強，產(chǎn)品種類齊全，產(chǎn)品線涵蓋各類模數(shù)轉(zhuǎn)換器 (ADC)、數(shù)模轉(zhuǎn)換器 (DAC)、運算放大器、高速接口電路等，有消費、工業(yè)、車規(guī)和宇航等不同產(chǎn)品等級。此外，公司還可為客戶提供定制化設(shè)計服務(wù)，以滿足特殊技術(shù)和產(chǎn)品需求。

上海芯熾已量產(chǎn)近百款模擬芯片產(chǎn)品，并不斷推出新產(chǎn)品，持續(xù)豐富各條產(chǎn)品線。