脑电信号采集的高集成前端：芯动神州ADSD1299八通道24位Delta-SigmaADC

发布时间：2026-08-05 09:55
作者：AMEYA360
来源：芯动神州
阅读量：165

　　脑电信号(EEG)幅度通常在10uV至100uV之间，远低于常规运放的输入失调电压。在传统脑电采集前端中，信号从电极出发需依次经过仪表放大器、高通滤波器、后级增益级，最终进入ADC——每一级模拟电路都在叠加噪声，侵蚀本已微弱的信号裕量。ADSD1299是芯动神州推出的一款面向脑电与生物电势测量的专用模拟前端芯片，以单芯片方案替代传统分立式信号链，将低噪声PGA、24位Delta-SigmaADC、偏置驱动与导联检测全部集成于TQFP-64封装(10mmx10mm)，大幅压缩了脑电采集设备的BOM清单与PCB面积。

　　关键参数

脑电信号采集的高集成前端：芯动神州ADSD1299八通道24位Delta-SigmaADC

　　一、1.35uVpp输入参考噪声：直接采集微伏信号的前提

　　脑电信号幅度分布在数微伏到上百微伏之间，模数转换前端的输入参考噪声必须显著低于信号下限。ADSD1299在70Hz带宽、PGA增益24倍条件下，输入参考噪声仅为1.35uVpp。这意味着10uV的alpha节律信号在芯片内部不会被本底噪声淹没——传统三级模拟链路中仪表放大器的第一级噪声、高通滤波电阻的热噪声、后级ADC的量化噪声，在单芯片方案中被一次性规避。300pA的输入偏置电流是另一个关键指标。脑电电极与皮肤的接触阻抗随皮肤状态变化，干燥皮肤时可达数百kohm。偏置电流越小，接触阻抗变化引入的电压偏移就越小，信号基线在长时间记录中更稳定，无需频繁校准。

　　二、偏置驱动与导联脱落检测：片上集成的实用功能

　　脑电采集中，偏置驱动电路将患者体电位拉至ADC共模范围，导联脱落检测实时监控电极与皮肤是否脱离。在分立方案中，这两个功能模块各需至少一颗运放及外围阻容网络。ADSD1299将两者全部集成，节省了外部器件与布线面积。偏置驱动放大器可通过寄存器灵活配置反馈电极——任一通道的正/负输入端均可独立路由至偏置网络，兼容顺序蒙太奇与参考蒙太奇两种测量配置。导联脱落检测支持直流(上下拉电阻)与交流(激励电流)两种模式，检测结果通过专用状态寄存器上报，无需软件对ADC数据进行轮询判断。

　　三、从8通道到多通道：菊花链级联应对临床系统需求

脑电信号采集的高集成前端：芯动神州ADSD1299八通道24位Delta-SigmaADC

　　临床脑电系统通常需要32至128通道。ADSD1299支持菊花链多器件级联：DOUT串接下一级DAISY_IN，仅需四线SPI即可控制链上全部器件。以2kSPS数据速率、4MHzSCLK计算，单条链最多10颗器件实现80通道同步采集，START引脚的硬件同步机制确保各器件采样时刻对齐于同一时钟周期。此外，片内集成测试信号发生器、温度传感器与内部振荡器。对脑电设备制造商而言，外部测试校准信号源也可省略，进一步压缩BOM。

　　四、250SPS至16kSPS：一套硬件覆盖多种脑电范式

　　临床静息态脑电通常仅需250至500SPS的采样率。事件相关电位(ERP)研究需要2kSPS以上以分辨毫秒级波形特征，稳态视觉诱发电位(SSVEP)同样需要较高采样率。ADSD1299的数据速率通过寄存器可在全范围内切换，同一套硬件无需更换即可适配从临床诊断到脑-机接口研究的多种应用场景。

　　五、医疗器械长生命周期的供货保障

　　脑电采集系统属于有源医疗器械，产品注册周期长、上市后硬件平台通常需稳定供货5年以上。ADSD1299在国内量产，寄存器接口与ADS1299-x系列兼容，现有产品可在不修改固件的前提下进行替换验证。芯动神州本土FAE团队可提供从寄存器配置、偏置驱动调优到EMC合规测试各环节的技术支持，降低长周期医疗产品对跨国供应商的依赖。

　　六、结语

　　脑电采集系统的技术演进方向，正在从提升模拟前端性能的独立指标，转向降低系统集成复杂度。当一颗芯片完成放大、滤波、偏置驱动与导联检测的全部模拟功能，研发团队可以将更多精力投入数字信号处理算法的优化——这对脑电设备的工程化落地具有明确的加速价值。

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