‌AFE159x系列模拟前端芯片技术文档总结

该AFE1594是多通道、同步采样、24位、增量Σ （ΔΣ）模数转换器（ADC）系列，具有内置可编程增益仪表放大器（INA）、内部基准电压源和片内PLL。AFE 支持数字起搏脉冲检测、胸阻抗测量，并结合了医学心电图 （ECG） 和脑电图 （EEG） 应用中通常需要的所有功能。多个 AFE159x 器件可以在高通道数系统中级联。AFE159x 具有高集成度和卓越性能，能够以显着减小的尺寸、功耗和总体成本开发可扩展的医疗仪器系统。
*附件：afe159rp3.pdf

特性

• 用于心电图、起搏检测和呼吸测量的集成信号链
• 心电图接收器
  • 四个高分辨率通道，低功耗为 0.42mW/通道
  • 灵活的四根引线，可从六个电极中选择
  • 可编程增益：1.25 至 9
  • 输入参考噪声：150Hz带宽下4μVPP
  • 差分输入范围：±1V，增益 = 4
  • CMRR：-140dB
  • 数据速率：125SPS至128kSPS
• 配速检测
  • 可编程两条导联上的片上数字起搏检测算法
  • 两个通道上的高速 128kSPS 起搏输出，用于软件起搏检测
• 呼吸
  • 24mΩPP 的低噪声，每个电极上具有 2kΩ 体阻抗和 1kΩ 除颤器保护电阻
  • 支持正弦波和方波激励
• 其他功能
  • 内置右腿驱动放大器，可转向任何电极
  • 直流引线脱落检测、交流引线阻抗检测、威尔逊中心端子 （WCT）、戈德堡中央端子 （GCT）、测试信号
  • 电池电压监控
  • 灵活的掉电和待机模式
  • 内置振荡器、PLL 和基准电压源
  • 1k 采样主 FIFO 和 2k 采样速度 FIFO
  • SPI 兼容串行接口
  • 模拟电源电压 1：3.15V 至 5.25V
  • 模拟电源电压 2：1.7V 至 1.9V
  • I/O 电源电压：1.65V 至 3.6V
• 支持符合 AAMI EC11、AMI EC13、AMI EC38、IEC60601-1、IEC60601-2-25、IEC60601-2-27 和 IEC60601-2-51 标准的系统

参数

‌一、产品概述‌
AFE159x是德州仪器(TI)推出的低功耗、4通道、24位模拟前端系列芯片，专为生物电位测量设计。该系列包括AFE1594、AFE159P4、AFE159RP3、AFE159RP4等型号，文档版本SBASB28A（2024年6月发布，2024年11月修订）。

‌二、主要特性‌

1. ‌集成化信号链‌
   • 支持ECG（心电图）、起搏检测和呼吸测量
   • 四通道高分辨率，每通道功耗仅0.42mW
   • 可编程增益：1.25至9倍
   • 输入参考噪声：4μVPP（150Hz带宽内）
   • 差分输入范围：±1V（增益=4时）
   • 共模抑制比(CMRR)：-140dB
   • 数据速率：125SPS至128kSPS
2. ‌起搏检测功能‌
   • 片上数字起搏检测算法，支持可编程双导联
   • 两通道128kSPS高速起搏输出，支持软件起搏检测
3. ‌呼吸测量‌
   • 低噪声：24mΩPP（2kΩ体阻抗和1kΩ除颤器保护电阻条件下）
   • 支持正弦波和方波激励
4. ‌其他重要功能‌
   • 内置右腿驱动放大器，可导向任何电极
   • 直流导联脱落检测、交流导联阻抗检测
   • 威尔逊中心端子(WCT)、戈德伯格中心端子(GCT)
   • 电池电压监测
   • 灵活的断电和待机模式
   • 内置振荡器、PLL和参考电压
   • 1k样本主FIFO和2k样本起搏FIFO
   • SPI兼容串行接口

‌三、技术规格‌

• ‌电源电压‌：
  • 模拟电源1：3.15V至5.25V
  • 模拟电源2：1.7V至1.9V
  • I/O电源：1.65V至3.6V
• ‌封装选项‌：
  • QFN封装：7mm×7mm（48引脚）
  • WCSP封装：3.7mm×3.7mm

‌四、设备型号对比‌

特性	AFE1594	AFE159P4	AFE159RP3	AFE159RP4
ECG电极引脚数	6	6	6	6
ECG通道数	4	4	3	4
呼吸电极引脚数	3/4	3/4	4	3/4
呼吸接收通道	-	-	1	1
内部起搏检测通道	-	2	1	2

‌五、应用领域‌

• ‌医疗仪器‌：床边患者监护和诊断ECG、便携遥测、霍尔特监护仪和多导联贴片
• ‌事件、应激和生命体征监护仪‌：ECG、AED、远程医疗双频指数(BIS)、诱发听觉电位(EAP)、睡眠研究监护仪

‌六、产品优势‌
AFE159x系列通过高度集成和卓越性能，显著减小了医疗仪器系统的尺寸、功耗和总体成本，支持多设备级联构建高通道数系统。

‌七、标准符合性‌
支持符合AAMI EC11、AMI EC13、AMI EC38、IEC60601-1、IEC60601-2-25、IEC60601-2-27和IEC60601-2-51标准的系统设计。