### ADS1298模拟前端的便携式生理信号采集系统关键知识点解析
#### 一、概述
在医疗诊断和科学研究领域，生理电信号采集装置扮演着至关重要的角色。传统设备往往针对特定信号（如脑电图或心电图）进行设计，这不仅限制了它们的应用场景，还可能因为复杂的模拟放大和滤波模块导致设备体积庞大且成本高昂。本文介绍了一种基于ADS1298芯片的便携式多功能生理信号采集系统，该系统能够高效地采集和处理脑电和心电数据。
#### 二、核心组件
- **ADS1298模拟前端芯片**：作为系统的核心组成部分，ADS1298是一款高度集成的模拟前端芯片，支持8个通道的24位高精度模数转换，最高采样速率可达32KSPS。每个通道都包含一个可编程增益放大器，可以灵活调节放大倍数，从而适应不同类型的生理信号。
- **STM32F103微控制器**：该微控制器负责控制系统整体运行，包括配置ADS1298、处理数据以及与上位机通信等任务。STM32F103具备高性能（最高工作频率72MHz）、低功耗（0.19mW/MHz）等特点，非常适合便携式设备。
- **USB隔离芯片ADuM4160**：用于实现下位机与上位机之间的电气隔离，以确保操作人员的安全。ADuM4160支持USB2.0协议，可以隔离高达5000V的电压，非常适合于此类医疗设备中使用。
- **LabVIEW软件**：作为上位机的主要开发工具，LabVIEW提供了一个图形化的编程环境，使得开发者能够轻松实现数据采集、处理及可视化等功能。此外，LabVIEW还提供了强大的NI-VISA库，用于实现USB设备的驱动程序开发。
#### 三、系统架构与设计要点
1. **预处理电路**：主要包括二阶无源低通滤波器和限幅电路，用于消除高频干扰并保护后级电路免受过电压的影响。预处理电路的低通截止频率设定为30kHz，能够有效通过电压幅值范围为±700mV的信号。
2. **基准电平选择**：尽管ADS1298内部已经集成了2.4V和4.0V的基准电压源，但是为了进一步减小前端放大器的放大倍数，设计中采用了REF3112提供的1.25V（精度0.2%）作为基准电压。这一基准电压通过OPA211组成的电压跟随器进一步稳定后输入到ADS1298的VREF引脚。
3. **模拟前端配置**：通过单片机配置ADS1298内部多路选择器(MUX)、可编程放大器(A1-A8)的放大倍数以及模数转换器(ADC1-ADC8)的采样频率。这种灵活的配置方式使得系统能够适应不同的生理信号采集需求，如脑电和心电信号。
4. **MCU控制逻辑**：STM32F103作为主控单元，在系统启动时会配置ADS1298的相关寄存器，并在Data Ready信号触发后读取ADC转换结果。同时，STM32F103也负责将采集到的数据通过USB协议发送至上位机。
5. **USB隔离设计**：通过ADuM4160实现上下位机之间的电气隔离，保护操作者的人身安全。此外，该设计还考虑到了电源部分的需求，系统需要提供3路电源来满足不同组件的供电需求。
基于ADS1298的便携式生理信号采集系统不仅实现了高精度的数据采集，还具备体积小、功耗低等优势，是一种极具应用前景的技术方案。
