STEVAL-MKI242A适配器板技术解析与应用指南

描述

STMicroelectronics STEVAL-MKI242A适配器板用于评估ST1VAFE6AX生物传感器系列中的MEMS器件。该适配器板可插入标准DIL-24插座中。STEVAL-MKI242A适配器板由STEVAL-MKI109V3主板进行测试和支持,其主板包含一个高性能32位微控制器。该适配器板在VDD 和VDDIO 电源线上配有去耦电容器。STEVAL-MKI242A适配器板用于车身监控应用。

数据手册;*附件:STMicroelectronics STEVAL-MKI242A适配器板数据手册.pdf

特性

  • 针对标准DIL-24插座的完整ST1VAFE6AX引脚分配
  • 兼容STEVAL-MKI109V3主板
  • 符合RoHS标准

电路原理图

适配器

STEVAL-MKI242A适配器板技术解析与应用指南

一、产品核心功能与特性

STEVAL-MKI242A‌是STMicroelectronics专为生物电位信号测量设计的DIL24插座适配器套件,其核心功能架构包含三个关键部分:

  1. 信号采集前端
    • 集成VAFE(模拟前端)模块,支持ECG等生物电位信号采集
    • 内置TSU114运算放大器实现高精度信号调理
    • 通过3.5mm音频接口连接ECG电极电缆
  2. 电源管理系统
    • 采用LD39015M12R低压差稳压器提供3.3V工作电压
    • 多级滤波设计(C1/C6 2.2μF,C7/C8 100nF)
    • ESD保护电路(ESDALCL5-1BM2)确保人体接触安全
  3. 接口兼容性
    • 完全兼容STEVAL-MKI109V3母板系统
    • 支持STEVAL-MKBOXPRO和X-NUCLEO-IKS4A1替代方案
    • 提供完整的ST1VAFE6AX引脚定义

二、硬件设计要点解析

2.1 关键电路设计

图1电路示意图显示以下核心子系统

  • 差分输入保护‌:R3/R4/R7/R8 4.7MΩ电阻构成高阻抗输入网络
  • 信号调理链‌:TSU114运放组成仪表放大器结构,R6/R13 1.6kΩ设置增益
  • 共模抑制‌:U1B运放构成右腿驱动电路(引脚7 VCM)

2.2 典型参数配置

| 参数项 | 推荐值 | 作用说明 |
|-||-|
| 工作电压 | 3.3V ±5% | 由LD39015稳压器提供 |
| 输入阻抗 | >4.7MΩ | 通过R3/R4等电阻实现 |
| 高频滤波 | C2/C4 470nF | 抑制射频干扰 |
| 信号带宽 | 0.05-100Hz | 适合生物电位信号特征 |

三、典型应用场景

3.1 医疗级ECG监测系统

  1. 电极连接
    • 使用3.5mm接口的ECG导联线
    • 标准肢体导联(RA/LA/LL)配置
  2. 信号处理流程
    原始信号 → 50Hz工频滤波 → 基线漂移校正 → QRS波检测

3.2 运动生理学研究平台

  • 结合STEVAL-MKBOXPRO实现多模态数据同步
  • 惯性数据(6轴IMU)与ECG信号时间对齐
  • 运动伪影消除算法实现

四、设计验证要点

  1. 信号质量测试
    • 使用标准1mV/60Hz测试信号验证共模抑制比
    • 测量输入参考噪声(应<5μVpp)
  2. 兼容性检查
    • 确认DIL24插座引脚与目标器件匹配
    • 验证VDD/VDDIO电平兼容性
  3. 安全认证
    • RoHS合规性确认(见文档第1页)
    • 医用电气设备EN 60601-1测试

五、版本管理与升级路径

该评估板当前为初始版本(REV1),设计时需注意:

  • 元件备料参考BOM表(文档第3页)
  • 后续可能推出硬件修订版(如STEVAL$MKI242AB)
  • 建议定期检查ST官网获取GUI软件更新
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