新型脑电信号放大检测电路的设计（3） 电信号, 检测

yuyang911220

3.3 5O Hz工频陷波电路　　工频干扰是脑电信号的主要干扰，虽然前置放大电路对共模干扰具有较强的抑制作用，但部分工频干扰是以差模信号方式进入电路的，且频率处于脑电信号的频带之内，加上电极和输入回路不稳定等因素，前级电路输出的脑电信号仍存在较强的工频干扰，所以必须专门滤除。具体设计见图4，仿真曲线和实验数据曲线见图5(a)、(b)。图4中的LT1112是Linear公司生产的双路低功耗、高精度、皮安输入运算放大器。




　　3.4 电压放大电路
　　由于脑电信号频率低，因此该电路采用交流自举技术，使得在低频时也具有很高的输入阻抗，从而具有较强的交流耦合能力。自举要完全发挥作用，必须在图4中R1的下端提供特别靠近其上端的电压。这样，电阻R1上流过的电流就很小，因而阻抗就很大。否则，就发挥不出自举效果。其输入阻抗ZIN=Xcl+Rl+R2+R1·R2/KC2≈R1.R2/XC2。按照图4电路中的参数可以求得：ZIN(1Hz)=188.46 kΩ，ZIN(10 Hz)=2MΩ，如想进一步提高输入阻抗，则必须增大Rl、R2、C2的数值。具体设计见图6。


　　3.5 低通滤波器的设计
　　低通滤波器担负着抑制广谱噪声和在ADC之前抗混叠的双重任务，两者都要求低通滤波器的通带尽可能平坦，滚降速率越快越好，以便获得较高的信噪比。根据信号特点，选用巴特沃斯型三阶滤波器，截止频率选100Hz。具体设计见图7，仿真曲线和实验数据曲线见图8(a)、(b)。


　　4 结束语
　　本课题隶属于广西壮族自治区教育厅科研项目：《高性能数字化脑电诊断和监护机的研制》(桂科教研[2004]20号)。由于脑电信号十分微弱并存在较强的干扰，因而使得测量比较困难，通过对电路结构的精心设计和选用新器件，可以克服脑电信号提取中常遇到的一些困难，使前置放大器具有较高的共模抑制比，从而能够较好地放大检测出的脑电信号。在设计的过程中，通过PspICe仿真软件有助于电路的设计和调试。如果再结合数据采集电路并通过USB接口，就能够实现脑电信号在上位机的显示、分析等功能，从而实现对脑电信号的实时监测，使之具有比传统脑电设备更好的性能。
　　脑电信号属于一种比较微弱的人体生理电信号，通过适当的改进，该电路也可以用于测量其他人体生理电信号或其他微弱信号。