在腦機接口、神經科學研究和醫療電子設備領域,腦電信號采集芯片是連接生物電信號與數字世界的重要組件。目前,TI等國際廠商憑借技術優勢占據市場主要份額,國內廠商在成本控制、供貨周期和技術自主性方面面臨挑戰。英集芯推出的IPA1299低噪聲多通道人體生物電信號測量ADC芯片,以"國產化、性價比、功能兼容"為特點,通過低噪聲架構、高精度信號采集和低功耗設計等技術特點,為國產替代提供了可行方案。
一、低噪聲架構:提升信號保真度
腦電信號幅值較小(通常在0.5μV至100μV之間),易受環境噪聲和電極接觸阻抗影響。IPA1299采用低噪聲架構設計,輸入參考噪聲密度控制在0.5μVrms(典型值),在1kHz帶寬下總噪聲低于1μVrms,有助于提升信號采集質量。
1、噪聲控制技術
低噪聲放大器(LNA):采用差分輸入結構,可抑制共模噪聲,通過優化晶體管尺寸和偏置電流,將輸入等效噪聲電壓密度降至0.9nV/√Hz。
電磁干擾(EMI)濾波:內置RC濾波器和磁珠,有助于減少電源噪聲和外部干擾。
動態范圍:支持±50mV至±500mV的輸入動態范圍,可適配不同電極阻抗(1kΩ至100kΩ)和信號強度,適用于顱外腦電圖(EEG)和心電圖(ECG)等應用場景。
2、抗干擾能力
實驗室測試:在0.1Hz至100Hz頻段內,信噪比(SNR)達到75dB。
實際應用:有腦電監測設備廠商反饋,在臨床環境中,IPA1299的噪聲水平表現較好。
二、高精度信號采集:支持多通道醫療應用
IPA1299集成24位Δ-Σ模數轉換器(ADC),支持250SPS至16kSPS采樣率,可擴展至32通道監測。
1、多通道擴展能力
菊花鏈配置:通過級聯多個IPA1299器件,實現32通道同步采集,有助于減少外圍元件需求。
通道獨立性:每個通道支持獨立增益設置(PGA增益范圍1至12)和偏置電壓調整。
2、分辨率與采樣率
24位ADC:有效位數(ENOB)達到21.5位。
可變采樣率:支持250SPS、1kSPS和16kSPS,適用于不同監測場景。
3醫療應用案例
胎兒心電圖監測:可用于實時監測胎兒心臟活動。
睡眠研究設備:結合多通道腦電采集,有助于分析睡眠階段。
三、低功耗設計:優化能效表現
IPA1299工作電流控制在200μA(典型值),休眠模式電流為15μA,同時集成電池監測功能。
1、功耗優化技術
動態電源管理:根據采樣率和通道數量調整功耗。
內置電池監測:集成12位ADC,支持電壓和電流實時監測。
休眠模式:輕載時靜態電流降至15μA。
2、能效表現
與同類產品相比:在相同采樣率和通道數下,IPA1299的功耗表現較好。
實際應用:有廠商反饋其便攜式腦電監測儀的電池使用時間有所延長。
四、功能兼容:支持國產替代
IPA1299兼容TI ADS1299的引腳定義,支持ADS1298的主要特性。
1、兼容性特點
引腳定義一致:與TI ADS1299的48引腳QFN封裝兼容。
功能覆蓋:支持可編程增益、內部基準電壓、數據輸出速率等特性。
2、國產化價值
成本優勢:相比進口芯片,IPA1299系列價格較具競爭力。
供應鏈保障:英集芯具備自主生產能力,可提供穩定的供貨支持。
技術支持:提供從芯片選型到設備調試的技術服務。
五、總結
在醫療電子設備國產化趨勢下,英集芯IPA1299通過低噪聲架構、高精度信號采集和低功耗設計等技術特點,為設備廠商提供了一個可行的國產替代選擇。該產品在降低成本、保障供應鏈和技術創新方面具有一定優勢。