脑电信号检测

1、脑电信号检测设计与测试报告交流供电口：8“13他 小JXPgXMVWW 150卩¥ 怏14 - 30 Hz用冲艸M旳屮训州1软> 诃 8：4 7HzI 50pV<r：L5-4Hz 一一 50诃 IIlaec设计局部：一、脑电概述与设计意义脑电信号是由脑神经活动产生并且始终存在于中枢神经系统的自发性电位活动，是一种重要的生物电信号。在进行大脑疾病诊断的过程中需要对脑电信号进行记录，以提供临床数据和诊断的依据。因此脑电信号采集系统具有非常重要的临床意义。脑电图EEG丨是反映大脑的电活动，它是用放在头皮外表的电极检测并经方大的与大脑神经活动有关的生物电位。头皮外表的EEG信号范

2、围为1100卩卩V，频率在1003000HZ之间。显然，脑电图的特征与大脑皮质的活动程度有很大的关系，如脑电在觉醒和 睡眠状态有明显的变化；通常脑电图是不规那么的，但在异常场合却会表现出特殊的形式，如癫痫脑电表现有特异的棘波。m8“13Hz150丛¥P： 14 _ 30Hz卄吶艸阴ZW 1弭诃9；4 - 7 HzI 50pVlaec<r：L5-4Hz- 150卩¥依年龄不同其根本波的频率也不同，如3岁以下小儿以3波为主，3-6岁以B波为主，随年龄增长，a波逐渐增多，到成年人时以a波为主，但年龄之间无明确的严格界限，如有的儿童4、5岁枕部a波已很明显。正常成年人在清醒、

3、安静、闭眼时，脑波的根本节律是 枕部a波为主，其他部位那么是以a波间有少量慢波为主。判断脑波是否正常， 主要是根据其年龄，对脑波的频率、波幅、两侧的对称性以及慢波的数量、部位、出现方式及有无病理波 等进行分析。二、总体设计 脑电信号频率范围：DC100HZ ;诊断得主要成分在 0.5100HZ范围正常信号范围：15100卩V因为脑电正常信号范围：15100卩v，要放大到v的量级上，应放大 1000050000,取其中，放大10000倍，放大后 0.453v。分配至流程图中：前置放大器：500倍；后置放大器：20倍。原本放大30000倍，但是信号幅度太大， 示波器显示截止，故缩小放大倍数为100

4、00倍。 输入级特性：低输入噪声三3卩vP P；高增益1045X 104；高共模抑制比KCMR 仝80dB；低漂移和高输入阻抗仝 10M Q;还有低频交流耦合工作1HZ或更低等。脑电信号检测中噪声及其抑制方法的探讨：首先是电极噪声，由于电极极化产生的噪声，对此干扰采用银一氯化银电极，是一种不易极，所以前置放大器的增益可以做到尽量大。 放大器噪声一般随第一级增益的 综合各种有利和不利 由于人体存在极化电位， 电路采取RC有源 60Hz的二阶巴特沃 50Hz电场干扰的化的电极，极化电压仅数毫伏，而选用的前置仪用放大器 AD620输入失调电压仅为 50卩V , 再加上对共模信号有较好的抑制作用只有各

5、输入端的极化电压的不对称局部才会放大电路 产生不利影响使放大器进入非线性区同时我们还应考虑到前置放大对整个放大电路的噪声奉献， 提高而明显变差，又考虑到提高放大器的增益有利于提高共模抑制比， 因素，最终确定前置放大器的增益为100倍。高通滤波电路的设计：这些电信号是直流信号，因此需要设计一个高通滤波器将这些直流滤除，二阶。对环境中的高频信号，主要采取低通滤波的方法，用截止频率为 兹滤波电路进行滤波，同时还可以对心电和肌电干扰进行有效的衰减。对抑制主要采取在电路中加一级50Hz陷波电路来实现，此外隔离放大器和高共模抑制比的前置放大电路也在一定程度上对50Hz电场和泄露电流干扰也起到了抑制作用。A

6、D620 ,由于在芯片的选用过程中注意到都选用低噪声的芯片，尤其是前级放大电路，选用 因此也可以最大限度地抑制电子器件的噪声。电路结构大体设计为前置放大电路，高通滤波，隔离放大，低通滤涉及陷波电路，后置放大电路。具体框图如下：光电 隔离 电腐高通慮波低通滤張后置扳穴器50Hz FO.三、单元电路设计:前置放大器：AD620选用低噪声的集成仪器放大器AD620作为放大器的核心元件。MAX4194商店没有卖。AD620，根据增益计算公式 AG = 1+ 50K QQ,取 RG = 100 Q。增益误差为 0.2%。 保护电路要求在输入出现5000v高压时不会损坏电路，二极管D选用低漏电的微型二极管

7、1N4148，其最大允许通过的瞬时电流为100mA，因此，极限保护电阻R1 = R2 = 50KQo无源低通滤波器的截至频率为100HZ ,由此可以计算得到 C1 = C2 = 2n fR-1卩卩Vo光电隔离电路与高通滤波器：提高系统的抗干扰性能、平安性能和可靠性，使前级放大器和后级放大器没有电的联系， 而是通过光或磁来耦合信号。其中R2 = R3 = 1KF,为了减小信号漂移， 在光电耦合后面，用C1组建乐一个无源高通滤波器，再接葛跟随器。R1= 1/2 n fC1，其中f = 0.5HZ,得R1 = 910 K Q。低通滤波器：02C4Cb根据实验，2阶低通滤波效果不理想，于是改成6阶。根

8、据归一化算其参数：截止频率f= 100HZ，电阻都选用10 K 卩卩卩卩卩卩F。后置放大器：为了到达10000倍放大，后面加一个增益为20的负反应放大器，取R1= 10K Q, R2=200K Q。陷波器：K电路将会出现不稳定甚至自激，因此一般将 电位器，调节 Rw可以改变Q值大小。C 卩 F，根据 R = 2n fC-1 得 R= 30K Q。 交流直流转换：Q值选在十至几十的范围内。图中Rw是10k的电容值由表选取，然后用式计算R的阻值。Rw是10K的电位器。KI7305220V0. luF二 10uF0r 3311FsoaopFL7CBFC81H7905用变压器先把220V转换成12V，

9、通过“桥式整流 4支二极管把交流电转换成直流。 再用4支电解电容来滤波，这样可以消除交流噪声测试局部:前置放大局部在输入端串联一个电阻，测量串联电阻后的输出电压Vol然后再测出不串联该电阻时的输出电压 Vo2，根据该电阻所分得的电压，计算输入电阻5差模增益将电压接到一个输入端，另一端接地，测量输出电压，计算差模增益Vi=18.45mV,Vo=8.3VAd=4506共模增益将放大器输入端共同接同一电压，记入输出电压，计算共模增益Ac=由于共模抑制比不够高，所以波形的噪声较大，信噪比不高。8零点漂移将放大器的输入对地短接，相隔10分钟，用示波器两次观察输出电压的变化并计算零点漂移=30MV二光电耦合Vi=2.38VVo=2.15V三 低通滤波器理想截止频率为 100HZ输入电压为10V，测量的电压数据列表频率83.32HZ90.04HZ94.2HZ峰峰值10V7.07V 0.7076.54V频率100HZ120.4HZ峰峰值1.20V0.60VV带宽有些大了，所