Linear用于高可靠性医疗应用的混合信号解决方案

医学和医疗方式的进步使得有希望进行更准确的诊断、采用新的治疗方法以及对病人进行更方便的医疗看护。从高分辨率成像系统到药品提供系统和可植入电子产品，模拟和数字IC正在医疗领域发挥着越来越大的作用。这些仪器越来越多地要求高性能、小尺寸和低功率，而这正是凌力尔特优于其他公司的领域。

此外，医疗费用上涨也在加速对便携式设备需求的增长，这类设备能在医院之外监视患者情况。存储在设备中的医疗数据可下载到PC或以电子方式发送回医院。便携式解决方案需要非常准确的低功率采样IC。凌力尔特公司提供非常适合各种不同医疗应用的创新产品组合，例如电子脑电图仪(EEG)、心电图(ECG)机、脉冲血氧计测量、血液分析、PET/SPECT和CT扫描仪、输注/胰岛素泵、血液透析机、生命体征监视器、医疗成像等医疗应用。本文介绍凌力尔特公司这类创新产品组合中的一些新的产品线。

用于医疗监视的SAR ADC

诸如ECG/EEG和脉冲血氧计以及血液和体液分析应用等医疗监视需要精确和采样率高达1Msps的模数转换。视系统架构的不同而不同，12位至16位SAR型ADC是良好的选择。这类监视器系统的便携性要求正在驱动对低功率解决方案和小占板面积器件的需求。为满足这类需求，凌力尔特公司已经开发了一个器件系列。

LTC2383 16位、250ksps至1Msps ADC系列器件具4mmx3mm的小占板面积，提供了卓越的速度、分辨率和低功率(参见表1)。±2.5V的全差分输入范围实现了92dBSNR，在工业和汽车温度范围具有保证的THD性能规格。该系列器件在转换之间自动断电，同时当采样频率降低时，线性地降低功耗。LTC2383在1Msps时仅消耗 13mW功率。该引脚和软件兼容的系列包括LTC2382(500ksps、6.5mW)和LTC2381(250ksps、3.25mW)，这两款器件具专有采样架构，使ADC能在当前转换期间开始获取下一个采样值。这延长了采样时间，从而允许使用极低功率的ADC驱动器，因此降低了整个数据采集解决方案的总功耗。LTC2383系列还提供明显的BUSY和CHAIN引脚，以简化至微处理器的信号接口。LTC2383系列器件非常适用于多通道应用，例如外科设备中使用的光编码器，在这类应用中，功耗和小尺寸至关重要。

如果需要更宽的输入动态范围，那么LTC2393 16位250ksps至1Msps ADC系列提供±4.096Vp-p的全差分输入范围，具94dB SNR性能，同时提供一个集成和精确的10ppm/oC(最大值)基准。LTC2393非常适用于需要高度集成解决方案的血液和体液分析以及脉冲血氧计应用。在1Msps时，功耗为135mW，使用该系列器件，可以选择串行或并行接口。

在最近推出的LTC2379-18、18位1.6Msps SAR ADC中，凌力尔特公司的ADC设计师还实现了突破性的SNR性能。LTC2379-18不仅是最快的18位无延迟SAR ADC，而且还实现了无与伦比的101dB SNR基带性能，同时仅消耗23mW功率。此外，该器件还提供一种数字压缩方法，使得无需负轨就能使用ADC驱动器。通过将输入范围调节至比满标度小±500mV，该ADC可将调节后的范围理解为满标度输入驱动范围，从而仅在最低限度降低SNR性能的情况下，利用所有数字代码。这种数字压缩方法允许使用具较低正电源电压的单电源ADC驱动器，去掉了产生负轨所需的成本。总之，这种方法提供了一种更低功率的解决方案。为了实现这种不打折扣的AC性能，建议使用快速稳定的、低噪声LT635016位和18位ADC驱动器。

适用于便携式监视应用的增量累加ADC

医疗设备正在给家庭医疗保健市场带来革命，使人们不用走出家门就能诊断各种健康问题。科技正在实现自助护理保健系统，实现血压、血糖、体温等生命体征监控。

家庭医疗检查和监视系统使人们能控制他们的健康状况，但是这类医疗设备必须快速、高效率和可靠地运行。随着便携式医疗传感器的演变，就无创护理而言，对更长电池寿命和更小外形尺寸的需求变得更加关键了。

有些医疗测量需要模拟电路连续运行，每秒获取成千上万甚至数百万读数。而另一些医疗应用每天仅需要一个读数。就这类非经常性的测试而言，模拟电路必须仅加电一次，进行测量，然后处于闲置状态，在一天的其余时间以低功率“休眠”模式运行。这类IC需要提供低功率休眠或打盹模式，以在停机时实现低功耗。

凌力尔特公司为便携式应用提供了纤巧、低成本、16位增量累加ADC系列(图1)，应用包括：患者可戴在身上及具无线接口的ECG监视器、或体温和葡萄糖监视器等。LTC2470系列提供高达1ksps的输出速率，具有保证的无漏码16位性能、SPI或I2C接口，并含有一个内部10ppm/oC基准，以确保最佳解决方案尺寸。

面向医疗成像的高速ADC

医疗成像应用采用种类繁多的高性能数据转换器。超声、PET/SPECT、核磁共振成像(MRI)和X射线成像都采用多通道采样系统来收集图像数据。因为这类应用需要非常宽的动态范围，所以ADC的动态性能至关重要。要实现最佳性能，就需要高的信噪比和失真度(SINAD)以及无寄生动态范围(SFDR)性能。此外，在MRI等应用中，采用欠采样方法，宽带宽采样和保持性能是关键。凌力尔特公司已经为成像应用开发了一个高性能、低功率12位和14位多通道ADC产品线。该引脚兼容、同时采样的4通道(LTC2175)和双通道(LTC2268)ADC系列的采样率从25Msps直至125Msps，在最高采样率时，每通道仅消耗140mW功率(参见图2)。关键特点包括：在14位、800MHz满功率带宽时具73.1dB SNR和88dB SFDR；串行LVDS输出；低功率休眠和打盹模式。

就需要更高分辨率的应用而言，新的和具灵活数字输出的低功率16位单通道和双通道ADC系列提供优于76.8dB的SNR和90dB的SFDR。单通道 LTC2165和双通道LTC2185ADC系列提供了全速率CMOS或双数据速率(DDR)CMOS/LVDS数字输出的选择。LTC2195系列包括具串行LVDS输出、双通道、同时采样ADC。在125Msps采样率时，这些ADC每通道仅从1.8V电源消耗185mW功率(参见图3)，而且在每一个速度级上，每通道约为1.5mW/Msps。SPI接口实现可编程数字输出定时、可编程LVDS输出电流以及可选LVDS输出终止。