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脑电信号采集系统设计

时间:2020/10/27 9:20:03  作者:  来源:  查看:0  评论:0
内容摘要:1.2.1 设计任务本设计要求使用模拟电路,设计脑电信号采集的系统电路,并能将信号在示波器上予以显示。即从强噪声背景中提取微弱的脑电信号。1.2.2  论文完成的主要工作 1、了解脑电的基本知识,脑电电极安装方法和脑电图的导联法;熟悉脑电电极安装的国...

1.2.1 设计任务
本设计要求使用模拟电路,设计脑电信号采集的系统电路,并能将信号在示波器上予以显示。即从强噪声背景中提取微弱的脑电信号。
1.2.2  论文完成的主要工作 
1、了解脑电的基本知识,脑电电极安装方法和脑电图的导联法;
熟悉脑电电极安装的国际标准,了解脑电形成的机理,学会脑电电极安装,明白何处可以获得较强的脑电信号。
2、完成脑电放大器的设计;
    设计具有高共模抑制比、高增益、低噪声、高输入阻抗的前置放大器,以及性能较为优良的次级放大器和三级放大器。
3、设计脑电信号的预处理电路;
    预处理电路应该完成脑电信号的带通滤波,消除脑电信号频带以外的干扰。
4、完成脑电的抗干扰;
    此处指消除心电等共模干扰,以及由于屏蔽线对地电容不相等而带来的影响(共模干扰向差模干扰的转化)。应采用共模驱动和右腿驱动来抗干扰,另外还可以采用浮地跟踪的抗干扰技术措施。
5、完成相应硬件电路的调试;
    主要完成脑电信号放大倍数的调节,各功能模块的衔接和功能调试。

设计思路
脑电信号无论是直接显示在示波器上,还是对于后续电路单片机控制A/DC采集,信号的大小都应该为伏特数量级,而脑电大小为微伏特数量级,10~100μV,这就需要将脑电放大,放大倍数应为10000~100000。
显然如此大的放大倍数一级放大电路无法实现,而多级放大可以实现,同时每级放大倍数太大干扰会使输出饱和,淹没有用信号。于是设计中决定采用多级放大,为了防止过度放大,每级放大倍数设置得都不高。设计中采用三级放大电路,将三级放大倍数分别设置为49,20,1~100,这样总放大倍数可达到980~98000,达到了放大倍数,而又不会使电路饱和。
从脑电信号的分布图可以看出,由于自发脑电信号的频带较窄,为滤除频带以外的干扰,可将截止频率设置为0.5Hz和40Hz两个点。这也是后续电路设计的依据。
脑电信号是极其微弱的生物电,任何微小的电信号都可能成为它的干扰源,因此设计就对电路的抗干扰提出了很高的要求。设计中需要采取多种抗干扰措施。从强噪声背景中提取微弱信号,是比较困难的事,这就需要在设计中着重研究抗干扰电路的设计方案。
 

Tags:电信号



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