Inbäddade system för datainsamling ECG (3 / 14 steg)
Steg 3: Design av analog DAQ och utbudet ombord
Eftersom jag hade ZYBO dev styrelsen, hade jag två alternativ för DAQ:
- Jag kunde använt den fordonsbaserade XADC med en extern analog signal konditionering styrelse. Fördelar: med instrumentation förstärkare och opamps kunde jag har integrerat analoga filter i kretsen filtrera bort buller innan förstärkning. Nackdelen var resolutionen för att ADC: 12bits, som är minst i biopotential mätningar.
- Jag kunde använt en extern Analog Frontend-chip som är utformad för biopotential mätningar. Det är den väg jag tog. Jag har valt ADS1299 Analog Frontend IC från Texas Instruments, som har krets skydd, 8 programmerbara få förstärkare (x1-x 24), 8 delta-sigma moduleras ADC-s med 24-bitars data upplösning och samplingsfrekvens från 250SPS till 16kSPS.
Styrelsen är minimala inställningarna baserat på rekommendation i databladet.
Eftersom styrelsens ZYBO levereras med 5V DC, annonser behov + 2.5V, - 2.5V och 3.3V, men min Batterien utspänning var 4.2V fulladdat, var power converter circuit nödvändiga för att tillhandahålla. Den förmåga effektiviteten är en nyckelfaktor i batteridrivna kretsar, så användning av omvandlare DCDC var oundvikligt.
Det första steget i en makt leverans design var polaritet skydd. Detta kan göras i en seriediod, som skulle låta strömflödet endast om polariteten är rigth, men dioden har en liten mängd spänningen släppa. En annan möjlighet skulle vara med en anti parallell diod och säkring kombination, men detta kräver 2 komponenter. Ännu en annan möjlighet är att använda en transistor som låg - eller hög-side switch. Jag har valt MOS-FET utifrån motstånd transistor high-side switch med låg. Att hög-sidoknappen användes eftersom när off, det finns ingen spänning i kretsen.
Batterispänningen förstärktes till 5V med Boost DCDC omvandlare. Detta utbud användes till makten Soc styrelsen, och för att skapa positiva analog suply. Det analoga utbudet genererades med en LDO linjär strömförsörjning. Negativa leverans skapades med en inverterade Buck-Boost omvandlare. Båda omvandlare DCDC utformades utifrån MC33083 föraren ICs datablad rekommendation.
Med läge strömkällor en måste vara försiktig med det genererade bullret, särskilt i en signal förvärv krets. Jag såg till att bullret var på en acceptabel nivå genom att utforma omformarna till arbeta på 50kHz växlingfrekvens, medan provtagningsfrekvensen av min ADC blir mindre eller lika med 2kHz. Även om vi kan vara säkra på kretsen fungerar korrekt utifrån kriterierna som Nyquist, jag mätte AC-DC-förhållande, och det var under 0,02%.
De 3.3V leverans användes från ZYBOs PMOD supplys.
Med dessa överväganden i åtanke utformades DAQ styrelsen i ÖRNEN cad,