类比半导体推出的生物电势测量模拟前端AFE96x系列,为高端脑电芯片的国产替代带来了新的希望,以下是具体介绍:
产品概述:AFE96x系列包括AFE964、AFE966和AFE968三款器件,分别是四通道、六通道和八通道低噪声、24位同步采样Δ-Σ模数转换器(ADC)系列产品。该系列产品内置可编程增益放大器(PGA)、三种可配置内部基准以及板载振荡器,具备出色的性能表现。
性能优势:
高共模抑制比:共模抑制比达到−130dB,能够有效抑制共模干扰信号,确保在复杂的电磁环境中准确地检测出微弱的生物电势信号,提高了信号采集的精度和稳定性,这对于脑电信号等微弱生物电信号的测量至关重要。
低输入参考噪声:输入参考噪声仅为1.6µV<sub>PP</sub>,可以最大程度地减少噪声对信号的干扰,保证采集到的脑电信号的清晰度和准确性,有助于提高后续信号处理和分析的可靠性。
低输入偏置电流:输入偏置电流为300pA,降低了对被测信号源的负载影响,能够更准确地测量生物电势信号,尤其适用于高阻抗信号源的测量,如脑电信号采集时的电极-皮肤接触界面。
多种可编程增益:可编程增益范围为1、2、4、6、8、12、24或48,用户可根据实际测量的信号幅度范围选择合适的增益,灵活调整测量灵敏度,满足不同脑电信号强度的测量需求,无需额外的外部增益电路,简化了系统设计。
宽数据速率范围:支持125SPS至32kSPS的数据传输速率运行,可根据不同的应用场景和信号特性选择合适的数据速率,既能满足对脑电信号实时监测的要求,又能在低数据速率下降低系统功耗,延长设备的使用时间。
功能特性:
灵活的输入多路复用器:在每条通道中都配有一个灵活的输入多路复用器,该复用器可与内部生成的信号独立相连,完成测试、温度和导联断开检测等功能。通过输入多路复用器,可以方便地实现对不同信号源的切换和监测,提高了系统的灵活性和可靠性。
患者偏置输出信号:可选择输入通道的任一配置生成患者偏置输出信号,并提供可选正负极SRB引脚,旨在将公共信号路由至参考蒙太奇配置的多路输入,方便与其他生物电信号采集设备或系统进行集成,为构建更复杂的生物电信号监测系统提供了便利。
丰富的激励源:增加了AC激励源和VDAC激励源,可用于产生特定的刺激信号,以诱发大脑的响应信号,为脑机接口、神经科学研究等应用提供了更多的功能支持,有助于深入研究大脑的功能和神经活动机制。
低功耗模式:具备灵活的掉电、待机低功耗模式,其中超低功耗模式下功耗仅为8mW。在满足系统性能要求的前提下,降低了芯片的功耗,有助于提高便携式和可穿戴脑电设备的电池续航时间,增强了设备的实用性和用户体验。
SPI兼容串行接口与菊花链功能:支持高速SPI串行接口和菊花链配置,可在多通道系统中串联多个AFE96x器件,方便扩展通道数量,实现更多通道的生物电势信号同步采集,满足大规模脑电信号监测或脑机接口系统对通道数量的要求,同时简化了系统的布线和连接复杂性。
工作条件与封装:
电源要求:单极或双极电源,模拟电源范围为2.7V至5.5V,数字电源范围为1.8V至3.6V,能够适应不同的电源供应环境,为系统设计提供了一定的灵活性。
工作温度范围:工作温度范围为−40°C至+85°C,可在较宽的温度范围内稳定工作,保证了在不同环境条件下生物电势信号测量的准确性和可靠性,适用于各种室内外、临床和科研等应用场景。
封装形式:采用QFP64和BGA64两种封装形式,用户可根据具体的电路板布局和空间要求选择合适的封装,为系统集成提供了便利。
典型应用场景:
脑电图(EEG)及脑机接口(BCI)研究:AFE96x系列的高性能和丰富功能使其成为脑电图和脑机接口研究的理想选择。能够准确地采集大脑产生的微弱电信号,并通过高速数据传输和处理,实现对大脑活动的实时监测和分析,为脑机接口技术的发展提供了有力的硬件支持,有助于推动脑机接口在医疗康复、神经科学研究、智能控制等领域的应用。
胎儿心电图(ECG)检测:在胎儿心电图检测中,需要高灵敏度和高稳定性的信号采集设备来检测胎儿微弱的心脏电活动信号。AFE96x系列的低噪声、高共模抑制比和低输入偏置电流等特性,能够有效地滤除干扰信号,准确地采集胎儿心电图信号,为胎儿的健康监测提供可靠的依据。
睡眠研究监视器:可用于睡眠研究监视器中,对睡眠过程中的脑电信号进行长时间、连续的监测和记录。通过对睡眠脑电信号的分析,可以了解睡眠的不同阶段和质量,为睡眠障碍的诊断和治疗提供重要的参考依据,有助于提高睡眠研究的准确性和可靠性。
双谱指数(BIS)监测:双谱指数是一种用于评估麻醉深度的指标,通过对脑电信号的分析计算得出。AFE96x系列能够准确地采集脑电信号,并为双谱指数的计算提供高质量的数据,帮助医生实时监测患者的麻醉深度,提高麻醉的安全性和有效性。
诱发音频电位(EAP)检测:在诱发音频电位检测中,需要对大脑在听觉刺激下产生的电信号进行精确测量。AFE96x系列的丰富激励源和高性能信号采集能力,能够满足诱发音频电位检测的要求,为听觉系统的研究和相关疾病的诊断提供有力的支持。

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