‌AFE159x系列低功耗生物电位测量模拟前端技术文档总结

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：afe159rp4.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

‌1. 产品概述‌
AFE159x是德州仪器推出的低功耗、4通道、24位模拟前端系列，专为生物电位测量设计。该系列包括AFE1594、AFE159P4、AFE159RP3、AFE159RP4等型号，采用ΔΣ架构ADC，集成了完整的信号链，适用于多种医疗监测应用。

‌2. 主要特性‌

‌ECG接收器‌

• 4个高分辨率通道，每通道功耗仅0.42mW
• 可从6个电极中选择4个导联
• 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：-140dB
• 数据速率：125SPS至128kSPS

‌起搏检测‌

• 片上数字起搏检测算法，支持可编程双导联
• 双通道128kSPS高速输出，支持软件起搏检测

‌呼吸测量‌

• 低噪声：24mΩPP（2kΩ体阻抗和1kΩ除颤保护电阻）
• 支持正弦波和方波激励

‌其他功能‌

• 内置右腿驱动放大器，可导向任何电极
• 直流导联脱落检测、交流导联阻抗检测
• Wilson中心端子(WCT)、Goldberger中心端子(GCT)
• 测试信号、电池电压监测
• 灵活的断电和待机模式
• 内置振荡器、PLL和基准电压
• 1k样本主FIFO和2k样本起搏FIFO
• SPI兼容串行接口

‌3. 电源规格‌

• 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

‌4. 应用领域‌

• ‌医疗仪器‌：床边患者监护、诊断ECG、便携遥测、Holter监护仪、多导联贴片
• ‌事件、压力和生命体征监测器‌：ECG、AED、远程医疗双频指数(BIS)、诱发听觉电位(EAP)、睡眠研究监测仪

‌5. 设备型号对比‌

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

‌6. 封装信息‌

• ‌QFN封装‌：7mm × 7mm（AFE1594）
• ‌WCSP封装‌：3.7mm × 3.7mm（AFE1593/AFE1594）

‌7. 标准符合性‌
支持符合AAMI EC11、AMI EC13、AMI EC38、IEC60601-1、IEC60601-2-25、IEC60601-2-27、IEC60601-2-51标准的系统

‌8. 技术优势‌

• 高集成度和卓越性能
• 显著减小系统尺寸、功耗和总体成本
• 支持多设备级联，适用于高通道数系统
• 专为可扩展医疗仪器系统开发

该系列器件通过高度集成化的设计，为医疗ECG和EEG应用提供了完整的解决方案，在保持低功耗的同时实现了优异的测量精度和灵活性