24位Σ-Δ ADC简化ECG/EKG模拟前端设计

可有效抑制50Hz/60Hz电源耦合噪声，由此，MAX11040K可以取代IA的第一个功能。凭借其24位分辨率和19位无噪声范围，MAX11040K具有足够的分辨率，完全可以捕捉到几个µV 的信号变化。省去了第一级放大器（IA的第二个功能）、第二级放大器和高通滤波器。另外，器件±2.2V的输入量程也非常适合ECG应用。

　　图2. 仅利用MAX11040K ADC获得ECG应用所需的性能，减少元件数量的同时，
节省电路板空间并降低系统的整体成本。

　　MAX11040K的采样率为3.072MHz（过采样Σ-Δ），但可编程输出数据速率（即有效采样率），将其设置在64ksps至250sps，提高了系统灵活性。对于小信号，该器件具有误差平滑功能，采用∑-? ADC架构也消除了抗混叠滤波器的需求。有关Σ-Δ型ADC的详细介绍，请参考应用笔记1870："解密Σ-Δ ADC。"

　　MAX11040K的另外两个功能也非常适合ECG应用，即同步采样和可编程相位延迟。当前世界上流行的是12导联ECG，保持相位的完整性非常重要。每片MAX11040K提供4个差分通道，相当于8个探头。MAX11040K可以最多级联八片器件，支持多达64个通道的同步采样。不仅可以同时对各通道进行采样，而且每个通道的相位也可以编程设置（0到333µs延时，步长为1.33µs）。

　　我们还提供16位分辨率的类似器件：MAX11046，都具有±6V输入保护，当输入信号超越88%的输入范围时，产生过压故障报警。一个串行外设接口（SPI）减少了对光隔离器的要求，无需额外电源，因为其数字电源和模拟电源分开供电。

　　MAX11046解决方案的测试结果

　　图3. ECG应用测试（采用MAX11040K评估板）。

　　图3是MAX11040K评估板框图，可用于实际测试评估。该评估板包含两片MAX11040K，配置工作在8通道同步采集。该评估板可以插入PC的USB口，带有存储器和DSP，便于项目开发。

　　在实验中仅仅增加铜箔连通ECG信号，在ADC输入和电极之间串联22kΩ电阻。130kΩ ADC输入阻抗（XIN时钟频率为24.567MHz），使得信号出现75%的衰减（图4），测试结果如图5所示。

　　图4. MAX11040K的等效输入阻抗。

　　图5. EKG采集数据。

　　结论

　　本文发表时，MAX11040K ADC是市场上唯一满足ECG测量要求的器件，在不增加成本的前提下提供理想的特性指标。MAX11040K有助于降低您的研发预算、缩短设计时间、缩小电路板面积并减少系统的元件数量，同时也提高了方案的性能和可靠性。