System akwizycji sygnałów bioelektrycznych z programowanym układem ADS1298

摘要

W artykule zaprezentowano nową koncepcję układu rejestracji sygnałów bioelektrycznych. W prezentowanym systemie akwizycji sygnałów wykorzystano nowy, programowalny uniwersalny moduł przetwarzania ADS1298 firmy Texas Instruments zawierający wejściowe multipleksery, wzmacniacze o programowanym wzmocnieniu, 24 bitowe przetworniki A/C i układ interfejsu szeregowego. Prezentowany system umożliwia rejestrację sygnałów wraz ze składową stałą, co pozwoliło na wyeliminowanie powszechnie stosowanych filtrów górno-przepustowych o dużych stałych czasowych. Prezentowany moduł może znaleźć zastosowanie w aplikacjach biomedycznych do rejestracji różnorodnych sygnałów bioelektrycznych np. sygnału elektrokardiograficznego (EKG), elektroga-strograficznego (EGG) czy sygnału elektroencefalograficznego (EEG).%In this paper a new application of the universal programmable ECG front-end module ADS 1298 is presented. To avoid amplification of the input signal dc component in standard biomedical amplifiers after the first stage, an analog high-pass filter is used. Hardware high-pass filters are difficult to change their corner frequency (time constant) and a step change of the dc offset voltage gives a long transient response. This long response saturates the next amplifier and causes decay of the signal for a certain time. Analysis of such a case, given in this work, allows estimating the dead time as a function of some amplifier parameters like distribution of the amplifier gain before and after the high-pass filter, the filter time constant, supply voltages of the first amplifier , the input signal range of an A/D converter and the zoom factor p used in a visualization system. Thanks to the 24—bits resolution of the A/D converter and programmable gain input amplifiers, a biomedical signal can be recorded with its offset, which allows eliminating hardware high-pass filters. High-pass filtering is realised by software, which allows building more flexible systems using the same analog front-end. The proposed solution was tested on simulated signals form generators, ECG phantom and 12 leads ECG signal with good results. It allows constructing portable, universal biomedical recording systems such as 12 leads ECG systems, Holter recorders, EEG recorders EEG recorders, tuned only by software.