重磅推荐!ADI 体外化学分析仪解决方案

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体外化学分析仪的典型架构

生命科学与医疗仪器仪表包括各种不同的系统,比如体外化学 分析仪、流式细胞分析仪、输液泵、透析设备、呼吸器、导管 等设备。体外化学分析仪利用许多电化学和光学技术来分析血 液、尿液、脑脊髓液和其他生物学样本。其中使用最广泛的技 术是光学测量,实例包括比色、吸收、光谱测定和荧光检测方 法。可通过这些方式测量体液中的抗原、分子和蛋白质等化学 物质。由于这些技术可实现快速的测量功能,灵敏度高,即使 检测小剂量化学物质也能达到很高精度,因此广泛用于各级医 院、诊所、防疫站以及计划生育服务机构。

体外化学分析仪是一种非常复杂的系统,包括光学引擎(由光 源、检波器及其他光学元件组成)、样本移动/流控、自动控制 和处理、电源管理、环境监测和控制(温度、压力、湿度)。为了 提高效率,生化分析仪已经高度自动化。该技术自动实现样本 加载、试管清洁、机械控制和数据处理。操作员只需插入待分 析样本,选择程序并启动仪器即可。

体外化学分析仪可按照处理容量分为大型(每小时处理600以 上的样本)、中型(每小时300-600样本)和小型(每小时300以下样 本)。它们特点不同,可以分为实验室测试仪或护理点测试仪 (POCT,部署在病人旁边以加快测试周转时间)。

体外化学分析仪的设计考虑和主要挑战

》 系统集成很复杂,因为体外化学分析仪包含多种不同的技 术,例如分光光度计、电化学模块(ISE、PH)、流控和样本处 理功能、自动控制以及数据处理系统

• 测量速度非常重要

• 为降低成本和确保一致性,试剂容量控制很重要

• 光学系统控制和精度是系统的关键要素

》 分光光度计

• 光电二极管输入中的I/V转换器需要低偏置电流、高输入阻 抗、低噪声、低失调运算放大器

• 快速、高精度、同步采样ADC

• 低噪声且稳定的电源

• 低噪声且稳定的光源

》 温度控制对于试剂和化学反应极为重要

• 酶对温度波动很敏感

• 反应速率对温度非常敏感

• 一般温度范围是体温,精度最高为±0.1°C

• 有时集成加热/冷却设备以便平稳地控制温度

》自动控制是提高执行效率所必需的

• 精确的步进和位置控制

• 用于在仪器内移动和转移样本的多轴电机运动控制

• 精确的液位测量

• 用于检测阻塞的压力检测

• 精确快速的样本加载和清洁

》 数据处理和分类

• 用于多通道数据处理的高速处理器

• 用于加快复杂分析的DSP

• 尽可能快地提供检查报告

ADI公司的体外化学分析仪整体解决方案

ADI公司提供各类放大器用于I/V转换、滤波器设计、信号调理 和ADC驱动,并提供数据转换、信号处理和电源管理解决方 案,使生化分析仪应用的产品质量和可靠性达到最佳程度。此 外,ADI公司还提供评估板、仿真工具和应用专业技术,为客户 的设计和开发工作提供支持。

ADI公司的体外化学分析仪主信号链

注:上述信号链代表体外化学分析仪系统。在具体设计中,模块的技术要求可能不同,但下表列出的产品代表了满足部分要求的 ADI解决方案。

分子/聚合酶链反应

跨导放大器 可变增益放大器 多路复用器 RMS检波器 模数转换器
ADA4896-2/ADA4897-1/ ADA4627-1/ADA4637-1/ ADA4817

AD8264/AD8331/

AD8332/ AD8334/AD8337

ADG1408/ADG1208/ ADG509F/ADG5408/

ADG5208/ ADGS1208/ADGS1209

AD8361/AD8362

/AD8364

AD7760/AD7960/AD7606/ AD7626/AD9253-125

分光光度测量

跨导放大器 滤波器 多路复用器 数模转换器 模数转换器 光学 光驱动器
AD549/ADA4530-1/ ADA4350/AD8605/ AD8606/AD8608/ AD8609/AD8661/ AD8662/AD8664/ ADA4627-1/ ADA4637-1/ADA4817 AD8625/AD8626/ ADA4051-1/ ADA4051-2/ ADA4528-1/ ADA4528-2/ ADA4638-1/ ADA4627-1/ ADA4092-4/ ADA4610-2 ADG1408/ADG1208/ ADG509F/ADG5408/ ADG5208/ADGS1208/ ADGS1209

AD5693R

/AD5686R/ AD5780

/AD9122/ LTC2620

AD7960/AD7606/ AD4003/AD4007/ AD4020/LT238x

ADPD103

/ADPD105

/ ADPD107

/ADPD1080/ ADPD2210

/ADPD2211/ ADPD2212

/ADPD2214

ADP8866

/ADP8140/ LT3476

ISE/PH电位测量与电流测量

ASSP 放大器 DDS 数模转换器 数模转换器 模拟前端 基准电压源

ADuCM350

/AD5933

AD8625/AD8626

/ AD549/AD8613

/AD8617/

ADA4665-2/ AD8592

AD9837

/AD9833/ AD9102

AD5422/AD5755-1/ LTC2620 AD7960/AD7606/ AD4003/AD4007 AD4020/LTC238x ADAS3022/ADAS3023

ADR45xx

/ADR35xx/ LTC665x

/LT1461

流控

CDC 仪表放大器 模数转换器
AD7745/AD7747/AD7142/AD7147 AD8422/AD8426/AD8290 ADAQ7988/AD4003/AD4007/ AD7190/AD7191/AD7192/AD7193

温度测量和控制

数字温度传感器 热电偶放大器 信号调理与滤波 模数转换器 TEC控制
ADT7320/ADT7420

AD590/AD8494

AD8625/AD8626/ AD8541/AD8542/AD8544 AD8505/AD8506 AD8613/AD8617/AD8619 ADA4505-1/ADA4505-2/ ADA4505-4

AD7091R/AD7656-1/AD7682/ AD7988-1/AD7684/AD7176-2

ADN8831

电源管理

电源模块 开关稳压器 线性稳压器 电源监控器
LTM4622A/LTM4631/LTM4643

LT8609S/LTC7149/LTC3853/ADP505x

ADM7151/LT3090/ LT308x/LT196x/LT176x

ADM6339/ADM13307/

LTC2914

处理器/隔离接口/背光驱动器/音频编解码器/RF收发器/容性和阻性触摸屏

处理器 隔离接口
背光驱动器 音频编解码器 RF收发器 容性和阻性触摸屏

ADuCM350/ADuCM360/ ADuCM3029

/ADuCM3027/ ADuCM4050/ ADSP-BF512F/ ADSP-BF527C

ADM2682E

/ADM2484E/ ADM2491E

ADD5203

/ADD5205/ ADD5211

ADAU1772/ADAU1781/ ADAU1761

ADF7241/ADF7242/ ADF7023/ADF7024

AD7873/AD7877/ AD7147A

器件 描述 优势
光学
ADPD1080 20位,配合灵活的发光二极管(LED)驱动器工作;灵活的 采样频率范围:0.122 Hz至2700 Hz 低功耗多功能光度测量前端具有环境光抑制性能,无需光电二极 管滤光器
ADPD105 光度测量前端;集成14位ADC和20位突发脉冲累加器,支持每个 采样周期20位,配合灵活的发光二极管(LED)驱动器工作;灵活的 采样频率范围:0.122 Hz至3820 Hz 低功耗多功能光度测量前端具有环境光抑制性能,无需光电二 极管滤光器
ADPD2210 超低噪声、低功耗电流放大器;本底噪声:80 fA/√Hz (典型值), 电流增益:24 极低功耗提供较小光电二极管的系统灵敏度
ADPD2214 集成绿色带通滤波器的低噪声、高灵敏度光学传感器;超低噪 底:90 fA/√Hz (典型值);SNR近散粒噪声极限;带宽:75 kHz (典型值) 极低功耗,超高检测率光电检测器
ASSP
ADuCM350 ADuCM350是一款完整的、纽扣电池供电的、高精密片上计量仪, 适合便携式设备应用,例如护理点诊断和用于监护生命体征的 穿戴式设备;ADuCM350针对高精密电位测量、电流、电压和阻 抗测量功能而设计 16位精密、低功耗片上计量仪,内置Cortex -M3和连接能力
AD5933 AD5933是一款高精度的阻抗转换器系统解决方案,片上集成频 率发生器与12位、1 MSPS ADC;频率发生器允许用已知的信号来 激励外部复阻抗;外部阻抗的响应信号由片上ADC进行采样,然 后由片上DSP进行DFT处理 可编程输出峰峰值激励电压、阻抗测量、内部温度传感器、 相位测量
跨导放大器
AD549 超低输入偏置电流运算放大器;输入偏置电流:60 fA(最大值), 失调电压:500 µV(最大值),失调电压漂移:15 µV/°C(典型值), 输入电压噪声:4 µV p-p(典型值,0.1 Hz至10 Hz) 超低输入偏置电流;超低电流和电压噪声
ADA4530-1 飞安级输入偏置电流静电计放大器;输入偏置电流:±20 fA(最大 值),失调电压:50 µV,失调电压漂移:±0.13 µV/°C(最大值),输 入电压噪声:14 nV/√Hz(10 kHz) 超低输入偏置电流超低电流和电压噪声;超低失调电压和漂移
ADA4817 低噪声、1 GHz FastFET运算放大器;−3 dB带宽(G = 1, RL = 100 Ω):1050 MHz;低失真:−90 dBc(10 MHz);输入偏置 电流:2 pA(典型值),输入电压噪声:4 nV/√Hz(100 kHz时), 输入电流噪声:2.5 fA/√Hz(100 kHz时) 适用于低输入电容、低噪声和低失调电压的宽带I/V转换
ADA4897/ ADA4896 低宽带噪声:1 nV/√Hz,2.8 pA/√Hz;低1/f噪声:2.4 nV/√Hz (10 Hz时),80 mA输出电流,轨到轨输出 适用于低输入电容的宽带I/V转换
模拟前端
ADA4350 FET输入AFE集成了FET输入放大器、开关网络和ADC驱动器; 输入偏置电流:±0.25 pA,输入电压噪声:5 nV/√Hz(典型值, 100 kHz、±5 V时),关断漏电流:±0.5 pA(典型值) 适用于I/V转换,适用于化学分析仪
滤波器
AD8625 AD862x是一款精密JFET输入放大器;它具有真正的单电源供电、 低功耗和轨到轨输出等特性;当容性负载大于500 pF时,输出仍 能保持稳定;电源电流低于630 µA/amplifier 精密、低功耗、单电源、JFET放大器
ADA4627-1 ADA4627-1/ADA4637-1是宽带宽精密放大器,具有低噪声和非常低 的失调、漂移、偏置电流特性,采用±5 V至±15 V双电源供电 36 V、19 MHz、低噪声、低偏置电流、JFET运算放大器
驱动放大器
AD8592 双通道运算放大器,具有±250 mA输出电流和省电关断模式带 宽:3 MHz,低偏置电流:5 pA(典型值) 低功耗,低输入偏置电流 高输出电流
多路复用器
ADGS1208 SPI接口,低CON和QINJ,±15 V/+12 V,1.8 V逻辑控制,8:1多路复 用;电荷注入:小于1 pC(整个信号范围内),1 pF关断电容 超低导通电容(CON)和极低电荷注入(QINJ)
ADG509F ADG508F和ADG509F均为CMOS模拟多路复用器;ADG508F内置8个 单通道,ADG509F内置4个差分通道;这些多路复用器均提供故 障保护 8通道/4通道模拟多路复用器,具有故障保护功能
数模转换器
AD5693R AD5693R/AD5692R/AD5691R/AD5693均属于nanoDAC+ 系列,分别 是低功耗、单通道、16/14/12位缓冲电压输出DAC 小型、16位nanoDAC+,±2(16位)LSB INL和2 ppm/°C基准电压源
AD5686R AD5686R nanoDAC+是一款四通道、16位、轨到轨、电压输出 DAC;该器件内置2.5 V、2 ppm/°C内部基准电压源(默认使能)和增 益选择引脚,满量程输出为2.5 V(增益 = 1)或5 V(增益 = 2) 四通道、16位nanoDAC+,内置2 ppm/°C片内基准电压源和SPI 接口
LTC2620 LTC2600/LTC2610/LTC2620分别是八通道16/14/12位、2.5 V至5.5 V、 轨到轨电压输出DAC 低功耗,高速轨到轨输出驱动,超低串扰
模数转换器
AD4020 20位、1.8 MSPS、精密SAR差分ADC;SNR:100.5 dB(典型值, 1 kHz),THD:−123 dB(典型值,1 kHz) 低噪声、低功耗、高速度、信噪比极佳
LTC2387-18 18位15 MSPS SAR ADC,95.7 dB SNR(典型值,fIN = 1 MHz) 102 dB SFDR (typ) at fin = 1 MHz 102 dB SFDR(典型值,fIN = 1 MHz) 低噪声、高速度
AD7960 AD7960是一款18位、5 MSPS SAR ADC;提供无与伦比的噪声性能 和线性度;集成内部转换时钟和内部基准电压缓冲 18位、5 MSPS、PULSAR差分ADC
AD4003 AD4003/AD4007均为低噪声、低功耗、高速18位、2 MSPS/1 MSPS SAR ADC;SNR:100.5 dB(典型值,1 kHz),THD:−123 dB(典型 值,1 kHz) 低功耗、高信噪比、低失真
AD7176-2 AD7176-2是一款快速建立、高精度、高分辨率、多路复用、24位 Σ-Δ型ADC,适用于低带宽输入信号,具有介于5 SPS和250 kSPS 之间的完全灵活的ODR(输出数据速率) 24位、250 kSPS Σ-Δ型ADC,建立时间20 µs
处理器
ADuCM3029 集成电源管理和256 kB嵌入式闪存的超低功耗ARM Cortex-M3 MCU 一个提供时钟、复位功能的模拟子系统和ADC子系统 一款集成电源管理的超低功耗微控制器系统,可用于处理、 控制和连接
ADuCM360 ADuCM360是完全集成的3.9 kSPS、24位数据采集系统,在单芯片 上集成双核高性能多通道Σ-Δ型模数转换器(ADC)、32位 ARM Cortex-M3处理器和Flash /EE存储器 低功耗精密模拟微控制器,ARM Cortex-M3,集成双通道 Σ-Δ型ADC
ADSP-BF512F ADSP-BF512F是Blackfin 处理器系列的低成本入门级处理器;在性 能、外设集成和价格三者之间达到最佳平衡,适用于便携式测 试设备、嵌入式调制解调器、生物识别、消费音频等多数成本 敏感型应用 一款性能与成本取得最佳平衡的数字信号处理器,搭载丰富的 外设,如ADC、PWM、CAN、SPI等
光驱动器
ADP8866 ADP8866结合了可编程背光LED电荷泵驱动器和自动闪烁功能; 9个LED驱动器可以独立编程,电流最高可达25 mA;电流水平、 渐变时间和闪烁速率可以一次编程并在一个环路上自主执行 电荷泵驱动9通道LED驱动器,带自动LED光照效果
ADP8140 ADP8140可提供最多4个LED驱动器的高电流控制能力;每个驱动 器的最大吸电流能力为500 mA;采用一个外部电阻可针对全部4 个驱动器对灌电流进行设置 具有自适应功率控制功能的4通道高电流LED驱动器
LT3476 高电流四通道输出LED驱动器;VIN范围:2.8 V至16 V,调光比高达 5000:1,频率调整引脚:200 kHz至2 MHz,高效率转换 = 高达96% 开路LED保护,高效率转换
数字温度传感器
ADT7420 数字I 2 C温度传感器,精度为±0.25°C,工作范围为−20°C至 105°C,16位分辨率(0.0078°C),ADT7320为SPI接口版本 无需校准,过温/欠温中断
CDC
AD7745 AD7745/AD7746均为高分辨率、Σ-Δ型电容数字转换器(CDC);要 测量的电容可直接连接到器件输入端;该芯片还具有高分辨率 (24位无失码、最高21位有效分辨率)、高线性度(±0.01%)和高精度 (±4 fF工厂校准)等固有特性 24位、单通道电容数字转换器
隔离接口
ADM2682E 16 Mbps、5 kV rms信号和电源隔离RS-485收发器,提供±15 kV ESD 保护 适于医疗仪器仪表的5 kV隔离应用
音频编解码器
ADAU1781 SigmaDSP 低噪声立体声音频编解码器;可编程SigmaDSP内核, 用于音频处理、24位立体声音频ADC和DAC、400 mW扬声器 放大器 低噪声DAC和ADC支持8 kHz至96 kHz的采样速率
RF收发器
ADF7241 低功耗IEEE 802.15.4零中频2.4 GHz收发器;低功耗IEEE 802.15.4 零中频2.4 GHz收发器 高集成度、低功耗、高性能
基准电压源
ADR4540 ADR4520/ADR4525/ADR4530/ADR4533/ADR4540/ADR4550器件均为高 精度、低功耗、低噪声基准电压源,最大初始误差为±0.02%, 最大温度系数(TCVOUT):2 ppm/°C 高精度、低功率、低噪声
LTC6655 低漂移精密基准电压源;低噪声:0.25ppm p-p(0.1 Hz至10 Hz);低 漂移:2 ppm/°C(最大值),高精度:±0.025%(最大值) 高精度、低漂移、低噪声
电源模块
LTM4622A 超薄型双通道2 A或单通道4 A降压型dc至dc μModule 稳压器;输 入电压范围:3.6 V至20 V,输出电压为1.5 V至12 V 小型超薄、宽输入范围、快速瞬态响应、稳定
LTM4631 超薄型双通道10 A或单通道20 A dc至dc μModule稳压器;输入电 压范围:4.5 V至15 V,输出电压范围:0.6 V至1.8 V 高输出电流、小尺寸、稳定
LTM4643 超薄型四通道μModule稳压器,提供可配置3 A输出阵列,输入电 压范围:4 V至20 V,输出电压为0.6 V至3.3 V 小尺寸、稳定、高效率
开关稳压器
LT8609S 42 V、2 A/3 A峰值同步降压稳压器,2.5 μA 静态电流,输入电压 范围:3.0 V至42 V,1 A电流、12 VIN至5 VOUT时 效率>93%,输出纹 波量<10 mV p-p 在任何PCB上的EMI/EMC辐射超低,低噪声、高效率
LTC3853 三路输出多相同步降压型控制器;高效率:高达92%,VIN范 围:4.5 V至24 V 低噪声、高效率
LTC7149 60 V、4 A同步降压稳压器,用于反相输出;VIN范围:3.4 V至 60 V,VOUT范围:0 V至–28 V,采用12 VIN和–5 VOUT时效率达92% 低噪声、高效率、负输出
线性稳压器
LT3083 可调3 A单电阻低压差稳压器;输入电压范围:1.2 V至23 V,低压 差:310 mV,输出电压可调至0 V,低输出噪声:40 μV rms(10 Hz 至100 kHz) 低压差,低噪声
LT3090 集成可编程限流的–36 V、600 mA负线性稳压器;低压差: 300 mV,低输出噪声:18 μV rms(10 Hz至100 kHz),输入电压范 围:–1.5 V至–36 V,轨到轨输出电压范围:0 V至–32 V 低噪声,低压差,轨到轨负输出
LT1963A 1.5 A低噪声快速瞬态响应LDO稳压器;电压差:340 mV,低噪 声:40 μV rms(10 Hz至100 kHz),可调输出范围:1.21 V至20 V 低噪声、低电压差
电源监控器
ADM6339 四电压微处理器监控电路可监控:–5.0 V、+1.8 V、+2.5 V、+3.0 V、 +3.3 V和+5.0 V电源电压;提供±5%和±10%两种容差水平。该器 件还提供一至三个可调电压阈值选项:+1.23 V、+0.62 V和−0.5 V 四电压微处理器监控电路
LTC2914 四路UV/OV正/负电压监控器,可调UV和OV跳变值,保证阈值精 度:±1.5%,输入毛刺抑制,可监控多达两个负电压 四路可调电压监控电路

设计资源 实验室电路

应用笔记/文章/参考设计

设计工具/论坛

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[编辑人: ternence 编辑时间: 4 Sep 2018 9:37 AM (GMT -4)]