Page 76 - 《中国医疗器械杂志》2025年第6期

Chinese Journal of Medical Instrumentation 2025年 第49卷 第6期

设 计 与 制 造

入多路复用器，支持内部信号测试和导联脱落检 SPI接口与电刺激主控模块相连。刺激器选用0.96
测。ADS1299集成模拟前端具有－110 dB的共模抑 in OLED屏，用于显示刺激参数的配置选择。
制比和1 000 MΩ的输入阻抗，数据传输速率可在 操作时，OLED屏分两屏显示：第一屏显示刺
250 SPS~16 kSPS调节。芯片还配备偏置电极，以 激波形和模式，用户可通过按键选择并确认；点击
减少噪声并抑制信号漂移。 确定按键进入第二屏，显示刺激参数设置界面，包

R1 R2 括电流幅度、脉宽、频率及步进调整，用户通过按
CHIP INIP
键完成设置并确定后，刺激器输出刺激电流，屏幕
C1 C2
实时显示当前参数。
AGND AGND 2.5 无线蓝牙模块
图2 预处理电路 无 线 蓝 牙 模 块 采 用 HLK-B40， 基 于 BLE5.1
Fig.2 Preprocessing circuit
技术，主从一体，支持串口透传，空旷环境传输距

输入信号可配置为单端或差分模式。刺激器采
离可达40~100 m，支持低功耗模式，休眠电流低
用单端输入，负输入端连接耳电极作为参考电极，
至6 µA，发射功率最高10 dBm，接收灵敏度可达
脑电采集电极与参考电极间的电势差经多路输入复
－95 dBm，超小尺寸（仅为14 mm×9.5 mm×2 mm），
用器进入PGA放大。偏置电极通过将共模干扰反向
满足便携式设备需求。串口透传方式可降低开发难
输入人体来提升共模抑制比，改善脑电信号的采集
度，保证数据传输稳定可靠。
质量。ADS1299整体电路如图3所示。采集的脑电
2.6 电源管理模块
信号经PGA放大和A/D转换后，通过SPI接口发送
电源管理模块主要包括供电电路和升压电
至电刺激主控模块。信号再经异步通信串口传输至
路。供电电路选择TPS7A4901DGNR稳压芯片输
蓝牙模块，实现无线数据传输。 出稳定的3.3 V电压。该3.3 V电压经过电压反相器

AGND
C42 1uF TPS60403和低压差稳压器TPS73225转换为－3.3 V
BIAS_ELEC
R31 R32 R33 R34
392K 0R 0R 0R C43 0.1uF AVSS
AVDD 和+2.5 V电压，再由TPS72325稳压芯片将－3.3 V
C44
0.01uF
AVSS 电压转为－2.5 V电压，形成±2.5 V双极电源，为
C46
C45
C47
C48
61 BIASINV 63 BIASOUT 62 BIASIN 1uF 0.1uF 1uF 0.1uF
60
21
19
22
59
55
53
54
57
58
20
56
23
U12 ADS1299的AVDD供电。升压电路为ENS001芯片
AGND AGND
ADS1299
BIASINV BIASOUT BIASIN BIASREF AVDD AVDD AVSS AVSS AVSS AVSS AVDD AVDD AVDD VCAP3 AVDD1 AVSS1 D3V3 提供高电压输入，以实现电刺激的高功率输出。
64 52 R35 10K
1 RESERVED CLKSEL 49 D3V3
ELEC_8 2 IN8N DGND 50 ENS001芯片支持内置和外置MOS升压电路，通过
IN8P
DVDD
E_RA 3 32
AVSS
ELEC_7 4 IN7N DGND 51
IN7P
5
ELEC_6 6 IN6N DVDD 48
IN6P
7 IN5N DRDY 47 ADS1299_DRDY 配置程序调节输出电压，升压电路原理如图4所示。
ELEC_5 8 IN5P GPIO4 46
9 IN4N DOUT 43 ADS1299_MISO
ELEC_4 10 IN4P GPIO2 44
11 IN3N GPIO3 45
ELEC_3 12 IN3P SCLK 40 ADS1299_SCK U12C
13 39 ADS1299_CS
ELEC_2 14 IN2N CS 37 C42 100nF
15 IN2P CLK 38 ADS1299_START HV
ELEC_1 16 IN1N START 34 ADS1299_MOSI 55 53
DIN
IN1P
31 33 SW5 BOOST_OUT3
RESV1 DAISY_IN DGND 56 SW5 BOOST_OUT3 54 C43 4.7uF
SRB2 SRB1 VCAP4 VREFP NC VREFN NC PWDN VCAP1 GPIO1 VCAP2 RESET 57 59 BOOST_OUT
AGND 58 SW4 BOOST_OUT2 60 GND
18 17 26 24 29 25 27 35 28 42 41 30 36 R36 10K AGND 61 SW4 BOOST_OUT2 65
R37 0R D3V3 SW3 BOOST_OUT1 J4
SRB2 R38 10K 62 SW3 BOOST_OUT1 66
REF_ELEC R39 0R SRB1 ADS1299_RESET 63 SW2
AGND 64 SW2 HVDD 40 1 2
67 39
C49 C50 C51 EEG_PWDN ADS1299_PWDN SW1 HVDD 61300211121
68
VBAT SW1
1uF 10uF 0.1uF C52 C54 EX_MOS2 70 D2
J1 GND_RING EX_MOS1 69 SW BOOST_OUT
100uF 1uF
L1 100uH SW 3
AVSS
1 2 97 1 M1 SS56
ENS1_96
图3 ADS1299整体电路 J2 J3 NCE6020AK
D6 2
Fig.3 Integrated circuit of ADS1299 54V mode L2 470uH K A
1 2 1 2
SS26 GND
2.3 按键控制模块 GND
按键控制模块由5个按键构成，通过I/O口与电 图4 升压电路原理
Fig.4 Principle of boost circuit
刺激主控模块相连。其中4个按键负责离线调控刺
激参数，包括刺激波形、模式，增减参数；另一个
3 刺激器软件设计
按键用于控制开关机。
2.4 OLED显示模块 3.1 下位机程序设计
OLED显示模块，采用SSD1306 OLED/PLED 下位机程序基于Keil uVision5软件，通过C语言
驱动器 ，由128个段和64个公共部分组成，通过 编写，涵盖ADS1299驱动程序和电刺激驱动程序。
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