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MEDICAL 7 - aprile 2015
IX
SoC
connessione tra il sistema medicale e un altro dispositivo
host portatile come un PDA o uno smartphone.
Un AFE per la gestione delle funzioni analogiche
Il nucleo centrale del front-end analogico è rappresenta-
to dal convertitore A/D di tipo SAR. L’elevata velocità di
campionamento, pari a 500 ksps, e la risoluzione a 16 bit
di questo convertitore permettono al microcontrollore di
aumentare la risoluzione utilizzando tecniche di media e di
sovracampionamento nel caso l’ampiezza di banda del se-
gnale di ingresso sia limitata. Le due tecniche appena citate
permettono di incrementare il rapporto tra segnale e rumo-
re (SNR), con conseguente aumento dei bit di risoluzione.
Per ogni bit di risoluzione aggiuntivo, il segnale deve
essere sovracampionato di un fattore pari a quattro:
(Eq. 1)
f
OS
= 4
w
× f
S
Dove:
w è il numero di bit che è necessario aggiungere per
ottenere la risoluzione desiderata
f
S
è la frequenza di campionamento originale richiesta
f
OS
è la frequenza di sovra-campionamento
Questo convertitore A/D può essere configurato per
acquisire burst (ovvero blocchi) di dati a intervalli re-
golari, fornire un accesso in modalità DMA per il tra-
sferimento dei dati alla SRAM e “svegliare” (wake-up)
il processore. L’interfaccia dell’ADC supporta una
velocità di campionamento programmabile in burst
mode (T
S
è indipendente da T
S_avg
) e una lunghezza
di burst programmabile per l’operazione di media (2,
4, 8, 16, 32, 64, 128).
Il segnale di ingresso è selezionato tramite un multi-
plexer single-ended/differenziale configurabile. Di
fronte al convertitore A/D si trova un amplificatore
differenziale con guadagno programmabile di 1, 2 e 4.
Una tensione di riferimento programmabile (a 1, 1,5,
2 e 2,5V) permette di ottimizzare il range dinamico.
Per eseguire ulteriori operazioni di condizionamento
del segnale è possibile ricorrere a quattro amplificato-
ri operazionali indipendenti che possono essere confi-
gurati come comparatori e ad altrettanti commutatori
SPST.
Due convertitori D/A a 12 bit, due convertitori D/A a
8 bit, un ulteriore riferimento di tensione (program-
mabile come il precedente), un sensore di tempera-
tura che può utilizzare una giunzione PN interna o
esterna e assorbitori di corrente (current sink) pro-
Fig. 3 – Il microcontrollore ad alto grado di integrazione
proposto da Maxim, ottimizzato per lo sviluppo di disposi-
tivi medicali portatili, include un AFE e un’unità TPU che
garantisce un elevato livello di sicurezza. Le periferiche
cablate conferiscono una maggiore flessibilità, mentre le
numerose modalità di gestione della potenza permettono
di ridurre i consumi
Fig. 4 – Il filtro di interpolazione permette di miglio-
rare le prestazioni dinamiche dei convertitori D/A