總述

醫(yī)療診斷的微觀領(lǐng)域中，生物電信號如同解鎖生命奧秘的金鑰匙。從心電圖（ECG）的毫伏級波動(dòng)到腦電圖（EEG）的微伏級震蕩，精準(zhǔn)捕捉這些信號是早期疾病診斷的關(guān)鍵。芯佰微電子的CBM24AD98Q芯片，作為一款采用24位Δ-Σ模數(shù)轉(zhuǎn)換技術(shù)的低噪聲模數(shù)轉(zhuǎn)換器，具備4μV級的超低噪聲水平和8通道的高度集成設(shè)計(jì)。它支持工業(yè)級的寬溫度范圍，特別適用于心電圖(ECG)和顱外腦電圖(EEG)等生物電采集應(yīng)用。CBM24AD98Q通過其卓越的性能，解決了醫(yī)療生物電采集領(lǐng)域的關(guān)鍵難題，為國產(chǎn)醫(yī)療設(shè)備提供了與國際先進(jìn)水平競爭的能力。

1. 行業(yè)困局：生物電采集的 “不可能三角”
2. 微弱信號的“隱身術(shù)”：噪聲掩蓋下的診斷盲區(qū)

在傳統(tǒng)16位SAR ADC中，量化噪聲通常高于10μVPP，這可能導(dǎo)致信號處理中出現(xiàn)顯著的誤差，類似于給信號添加了“模糊濾鏡”。例如，在心電圖(ECG)監(jiān)測中，0.1mV的ST段偏移是心肌缺血的早期征兆，但由于16位ADC的噪聲干擾，可能導(dǎo)致高達(dá)30%以上的漏檢率。而 EEG 中10-100μV的腦電α波，更常被環(huán)境噪聲淹沒，使得癲癇病灶定位誤差超過10mm。

1. 多導(dǎo)聯(lián)系統(tǒng)的“臃腫病”：進(jìn)口方案的體積與成本陷阱

構(gòu)建標(biāo)準(zhǔn)12導(dǎo)聯(lián)ECG需外置3組差分放大器生成參考電壓，如某進(jìn)口方案則需5顆以上芯片協(xié)同工作，電路面積逾100cm2，導(dǎo)致設(shè)備體積普遍超過3L。這不僅使成本激增50%，還導(dǎo)致基層醫(yī)療設(shè)備采購率持續(xù)低迷，不足20%，鄉(xiāng)鎮(zhèn)衛(wèi)生院常因設(shè)備笨重而舍棄多導(dǎo)診斷功能。

1. 極端環(huán)境的“穩(wěn)定性危機(jī)”：溫度對信號的“篡改”

消費(fèi)級 ADC 在- 20℃以下溫漂系數(shù)超過10μV/℃，高溫環(huán)境中基線漂移可達(dá)0.5mV。在北方冬季的急救現(xiàn)場，由于信號漂移，AED設(shè)備對室顫波形的誤判率可能增加50%。

1. 破局之道：CBM24AD98Q 的技術(shù)革新

1、24 位高精度
CBM24AD98Q 采用24位Δ-Σ架構(gòu)，通過過采樣與噪聲整形技術(shù)，配合1-24倍可編程增益PGA，實(shí)現(xiàn)微伏級生物電信號精準(zhǔn)量化。能夠捕捉生物電信號中微小的電壓變化（如心電圖中微伏級的P波、T波）。

2、超低輸入?yún)⒖荚肼?br />在 150Hz 帶寬、增益為6的條件下，輸入?yún)⒖荚肼暤椭?μVpp，較同類產(chǎn)品保持同等水平，但通過優(yōu)化電路設(shè)計(jì)，在更高增益（24倍）下仍能維持低噪聲性能，適用于肌電圖（EMG）等信號強(qiáng)度極低的場景。

3、高共模抑制比（CMRR）
-115dB 的CMRR有效抑制了環(huán)境電磁干擾（如醫(yī)療設(shè)備中的高頻噪聲），確保在復(fù)雜臨床環(huán)境下仍能獲得純凈的生物電信號。例如，在手術(shù)室中，該芯片可有效隔離高頻電刀干擾，保障心電圖波形的完整性。

4、內(nèi)置多功能模擬前端
集成 8 個(gè)可編程增益放大器（PGA）、右腿驅(qū)動(dòng)（RLD）電路、導(dǎo)聯(lián)脫落檢測及威爾遜中心端（WCT）生成模塊，無需外部運(yùn)放即可實(shí)現(xiàn)標(biāo)準(zhǔn)12導(dǎo)聯(lián)心電圖采集。相比傳統(tǒng)方案，減少了約30%的外圍元件，降低了PCB面積和系統(tǒng)成本。

5、靈活的信號處理架構(gòu)
每個(gè)通道支持獨(dú)立的輸入多路復(fù)用器，可配置為差分輸入或單端輸入，并內(nèi)置測試信號發(fā)生器，便于系統(tǒng)校準(zhǔn)和故障診斷。例如，在動(dòng)態(tài)心電圖設(shè)備中，通過內(nèi)置的導(dǎo)聯(lián)脫落檢測功能，可實(shí)時(shí)監(jiān)測電極接觸狀態(tài)，避免數(shù)據(jù)丟失。

6、多芯片級聯(lián)能力
通過 SPI 接口菊花鏈級聯(lián)，可擴(kuò)展至64通道同步采集，滿足高端多參數(shù)監(jiān)護(hù)儀對多生理信號（如ECG、EEG、呼吸阻抗）同時(shí)監(jiān)測的需求。這種擴(kuò)展性使得CBM24AD98Q成為高端醫(yī)療設(shè)備的核心組件。

7、產(chǎn)品特征

• 多達(dá)8個(gè)低噪聲PGA和8個(gè)高分辨率同步采樣ADC

• 輸入?yún)⒖荚肼暎? μVPP(150Hz BW，G=6)
• 輸入偏置電流：200 pA
• 數(shù)據(jù)速率：250 SPS 至32kSPS
• 共模抑制比：–115 dB
• 可編程增益：1、2、4、6、8、12或24
• 單極或雙極電源：

l模擬：2.7V至5.5V

l數(shù)字：1.7V至3.3V

• 內(nèi)置右腿驅(qū)動(dòng)放大器、導(dǎo)聯(lián)檢測、測試信號
• 內(nèi)置威爾遜中心端子和增強(qiáng)電極電路
• 內(nèi)置時(shí)鐘振蕩器，可選內(nèi)部或外部時(shí)鐘
• 內(nèi)置電壓參考，可選內(nèi)部或外部參考
• 靈活的斷電、待機(jī)模式
• 與 ADS1298引腳兼容、程序兼容
• SPI 兼容串行接口
• 工作溫度范圍：–40°C至+85°C

1. 全場景滲透：從臨床診斷到前沿科研的 “芯”基建
2. 臨床診斷：精準(zhǔn)化的基石

CBM24AD98Q 為12導(dǎo)聯(lián)心電圖機(jī)提供“微型化心臟”，單芯片即可生成標(biāo)準(zhǔn)的12導(dǎo)聯(lián)信號，不僅省去了外置電路的復(fù)雜性，還顯著地將誤診率降低了45%。對于多導(dǎo) EEG 儀，其8通道同步采樣能力可捕捉較小電信號，使癲癇灶定位誤差從 10mm 縮小至5mm，為神經(jīng)外科手術(shù)提供更精準(zhǔn)的導(dǎo)航。

1. 可穿戴設(shè)備：長續(xù)航的 “隱形守護(hù)者”

在動(dòng)態(tài)心電監(jiān)測領(lǐng)域，17.5mW的超低功耗模式大幅提升了Holter設(shè)備的續(xù)航能力，從4天延長至7天，同時(shí)數(shù)據(jù)完整率也顯著提高，從85%躍升至99%。配合單導(dǎo)聯(lián)設(shè)計(jì)，其體積可縮小至硬幣大小，適合老年人居家健康監(jiān)測。在睡眠醫(yī)學(xué)領(lǐng)域，菊花鏈級聯(lián)技術(shù)支持 32 通道同步采集，單設(shè)備即可覆蓋腦電、肌電、呼吸阻抗等多參數(shù)，助力睡眠呼吸暫停綜合征的精準(zhǔn)分型。

1. 急救與極端環(huán)境：可靠性的 “極限挑戰(zhàn)”

針對戶外急救場景，-40℃冷啟動(dòng)特性讓AED設(shè)備在東北雪原也能快速響應(yīng)，而85℃高溫下的穩(wěn)定運(yùn)行能力，確保了熱帶地區(qū)醫(yī)療車設(shè)備的全天候可用性。根據(jù)某邊疆醫(yī)院的統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)，通過引入先進(jìn)的芯片技術(shù)，車載ECG設(shè)備的冬季故障率顯著降低，從25%降至5%，同時(shí)，急救響應(yīng)效率也得到了顯著提升，達(dá)到了40%的增幅。