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ADS1292R: 问题:关闭呼吸波后,导联侦测失效!

Part Number:ADS1292R

尊敬的Ti工程师您好!

我们基于ADS1292R的可穿戴产品遇到了一个新问题: 在某些场景里,我们需要关闭 呼吸波 (CH1)及呼吸波调制解调,以期取得更长的续航。

但我们发现关闭呼吸波(CH1) 或者呼吸波调制解调后,导联侦测失效了,导联状态一直为连接状态,无论是否真的连接了人体/模拟器。

//CONFIG1|CONFIG2|LOFF|CH1SET|CH2SET|RLD_SENS|LOFF_SENS|LOFF_STAT|RESP1|RESP2|GPIO
0x00, 0xe0, 0xf0, 0x00, 0x00, 0x2c, 0x22, 0x00, 0xf2, 0x83, 0x0c, // 导联检测工作
0x00, 0xe0, 0xf0, 0x80, 0x00, 0x2c, 0x22, 0x00, 0x32, 0x83, 0x0c, // 关闭呼吸波及调制解调,导联始终处于连接状态
请帮忙分析一下,如何在关闭呼吸波及调制解调的情况下(仅采集ECG数据),ADS1292R的导联侦测仍然能够工作。
谢谢!
Amy Luo:

您好,

很抱歉,今天没有时间了,明天我会再看下您的问题,给您造成不便很抱歉。

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Jeffrey Zhong:

Hi Amy,

您太客气了:)

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Amy Luo:

看您寄存器配置LOFF_SENS= 0x22,您仅使能了channel1 negative inputs 的 lead-off检测,这应该不能形成激励信号的返回路径,您同时使能 channel1 的negative inputs 和 positive inputs的lead-off检测,再看测试结果怎样?

另外,在下面配置中,您实际验证了channel1的 lead-off检测是正常工作的?在导联脱落时,可以检测到脱落?

Jeffrey Zhong said:0x00, 0xe0, 0xf0, 0x00, 0x00, 0x2c, 0x22, 0x00, 0xf2, 0x83, 0x0c, // 导联检测工作

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Jeffrey Zhong:

Amy Luo

Hi Amy,

我们的电路板是单导联设计,CH1 CH2共用一对电极。下面的配置是之前的帖子(ADS1292R: Help! 电极叠加+-300mv直流偏置后,波形振幅衰减严重!)根据您的建议调整的,导联检测是工作的,连接人体导联或者模拟器,输出的首字节是0xC0,不连接就不是0xC0. 您说的测试我试验一下再来回复,谢谢!

0x00, 0xe0, 0xf0, 0x00, 0x00, 0x2c, 0x22, 0x00, 0xf2, 0x83, 0x0c, // 导联检测工作

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Amy Luo:

很抱歉,之前的帖子您描述说导联检测可以正常工作了,我也没仔细看您的配置。现在看到您之前的电路图发现这里存在的一个问题是,在使用AC耦合输入时不能使用DC lead-off 检测,因为直流信号无法通过耦合电容形成回流路径。您这里需要使用AC lead off检测才行。

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Amy Luo:

又看了下您的原理图,您可以对ch2 进行DC lead-off 检测,ch2是DC耦合输入的:

对 ch1 进行DC lead-off 检测的话,激励电流会通过上下拉形成回路,因为是直流激励信号无法通过耦合电容与导联形成回路,因此无法检测到导联的连接状态。

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Jeffrey Zhong:

Amy Luo

Amy您好!

我分别作了直流和交流导联检测的测试,情况还是一样:开启呼吸波,导联检测正常(连接和脱落),关闭呼吸波,就固定是导联连接的状态:(

尝试的配置如下:

//CONFIG1|CONFIG2|LOFF|CH1SET|CH2SET|RLD_SENS|LOFF_SENS|LOFF_STAT|RESP1|RESP2|GPIO

直流
0x00, 0xe0, 0xf0, 0x00, 0x00, 0x2c, 0x22, 0x00, 0xf2, 0x83, 0x0c, // 导联检测工作
0x00, 0xe0, 0xf0, 0x00, 0x00, 0x2c, 0x23, 0x00, 0xf2, 0x83, 0x0c, // 导联检测工作
0x00, 0xe0, 0xf0, 0x00, 0x00, 0x2c, 0x2c, 0x00, 0xf2, 0x83, 0x0c, // 导联检测工作

交流
0x00, 0xe0, 0xf1, 0x00, 0x00, 0x2c, 0x22, 0x00, 0xf2, 0x83, 0x0c, // 导联检测工作
0x00, 0xe0, 0xf1, 0x00, 0x00, 0x2c, 0x23, 0x00, 0xf2, 0x83, 0x0c, // 导联检测工作

0x00, 0xe0, 0xf1, 0x00, 0x00, 0x2c, 0x2c, 0x00, 0xf2, 0x83, 0x0c, // 导联检测工作, 但ECG有非常严重的类似工频干扰的噪声

关闭CH1 后,以上所有配置,导联侦测均不工作.
是否需要尝试其他的配置?还是说原理图需要有修改?谢谢!

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Amy Luo:

关于直流 lead-off检测,通过2可以正常检测导联的脱落与连接,因为它是直流耦合输入的。我很奇怪为什么AC耦合的通道1可以正确检测到导联的连接和脱落,因为DC lead-off检测激励信号是直流它无法通过耦合电容经过导联形成回路,所以请确认上述DC lead-off检测是使用上图硬件设计进行的吗?

关于 AC交流 lead-off 检测,它是通过采集数据然后通过后处理来判断导联是否脱落的,lead-off status 寄存器 (LOFF_STATP, LOFF_STATN) 只适用于 DC Lead-off 检测配置,具体见datasheet 8.3.10.2.2 AC Lead-Off 说明。

Jeffrey Zhong said:关闭CH1 后,以上所有配置,导联侦测均不工作.

这里也包括CH2的DC lead-off 检测结果吗?

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Jeffrey Zhong:

Hi Amy,

是的,我们的原理图确认是上面这个,上次请教您之后,已经通过了所有国标项的测试。现在唯一的区别是C36和C39是按照手册使用的47nf电容,但无论是4.7还是47,关闭呼吸波后导联侦测失效的现象是一样的。

您说的AC交流lead-off检测,奇怪的是我们通过每条数据的首字节是否为0xc0也可以检测导联脱落与否,与DC的检测方法一致,不知道怎么理解这个问题…

我们目前检测导联是否脱落的方法很简单,就是判断每次读取的9 bytes数据的首字节, 0xc0即为导联正常,非0xc0即为导联脱落。是否是这个方法有问题? 我稍后也看下您说的 datasheet里的说明。

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Jeffrey Zhong:

补充: 手册里关于AC导联侦测好像就一句话, 可以通过计算获取导联态, how? 我观察了一下输出波形,难道是判断单位时间内ecg采样的振幅是否小于某一范围?但这样对导联脱落的判断非常不精确,因为在脱落的情况下,波形大多数时候是一条近似直线,但非常容易受到外界干扰,比如手指碰一下导联之类的,就会出现一个明显的跳变。

". By measuring the magnitude of the excitation signal at the output spectrum, the lead-off status can be calculated. Therefore, the ac lead-off detection can be accomplished simultaneously with the ECG signal acquisition."

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Amy Luo:

数据手册推荐的电容就是4.7nF,与您电路图中一致:

导联状态位一共是5位,bit 4是RLD导联状态位。仅查看0xc0,那么会把Channel 1 positive electrode status位漏掉,不确定您实际是否按照datasheet 每一位的定义进行判断的?

如上所述,channel 2 可以DC lead-off检测,因为是DC耦合输入,channel 1是AC耦合输入,不适用DC lead-off检测。请先确定实际使用导联检测判断位是否与datasheet 说明一致?

DC lead-off检测 可以通过寄存器值状态判断导联是否脱落。

看您的电路图,Respiration信号和ECG信号电极是一样的,您可以使用channel2 进行DC lead-off 检测判断导联的脱落情况。

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Jeffrey Zhong:

Hi Amy,

手册中有一行特别小的字,写的如果ADS1292R并且使用呼吸波的话,PGA电容要用 47nf:

因为CH1 CH2是连在一起的,我们只需要判断0xc0就认为导联正常,非0xc0就导联异常,不需要具体判断哪个导联脱落,应该是可以的吧?

DC lead-off检测,通过寄存器值判断导联状态,这个可以尝试一下,但最希望还是用首字节判断,因为减少了数据读取,我们这个设备现在功耗要求太严格,能少读一下就少读一下 Disappointed

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Jeffrey Zhong:

Amy Luo

Hi Amy,

补充:通过读状态寄存器的方法,和连续读取数据(9字节)的首字节结果是一致的,关掉呼吸波后,始终为0x00;而且好像读取状态寄存器需要停掉连续数据读取,这不适合我们目前的应用场景。

经过测试,在关掉呼吸波的情况下,我们目前的Work around是:根据连续读取的CH2值是否持续小于某一个值来判断导联态,采用的芯片配置如下:

//CONFIG1|CONFIG2|LOFF|CH1SET|CH2SET|RLD_SENS|LOFF_SENS|LOFF_STAT|RESP1|RESP2|GPIO

0x00, 0xe0, 0xf0, 0x08, 0x00, 0x2c, 0x2c, 0x00, 0x32, 0x83, 0x0c, // 芯片导联侦测不工作,通过判断连续采样值的范围来推断导联态

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Amy Luo:

Jeffrey Zhong said:手册中有一行特别小的字,写的如果ADS1292R并且使用呼吸波的话,PGA电容要用 47nf:

很抱歉,我没有注意到这里描述不一致。对于respiration应用,这里推荐使用47-nF电容,因为呼吸的相关信号带宽比ECG的低。datasheet figure 23上方的4.7nF 有误。

Jeffrey Zhong said:因为CH1 CH2是连在一起的,我们只需要判断0xc0就认为导联正常,非0xc0就导联异常,不需要具体判断哪个导联脱落,应该是可以的吧?

这里主要的问题是channel1是AC耦合输入,不适用 DC lead-off检测,虽然您现在没问题,但是原理上说不通,不能保证以后不出问题。

另一个是0xC0一共是8bits ,前4bits是固定1100,后 4bits 不包括Channel 1 正电极状态,因为这一位在读取数据的第9位,如下截图所示,还包括RLD导联状态:

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Amy Luo:

Jeffrey Zhong said:经过测试,在关掉呼吸波的情况下,我们目前的Work around是:根据连续读取的CH2值是否持续小于某一个值来判断导联态,采用的芯片配置如下:

在关掉呼吸波的情况下,仅对channel2进行DC lead-off检测,LOFF_STAT状态寄存器的bit2 和bit3不能反应channel 2的导联的状态吗?

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