64通道脑电放大器设计
发布时间：2021-11-10 18:33
脑是人体最复杂的器官,它由数百亿的神经元组成,每个神经元在其特定的位置进行电生理活动,电生理活动的直接体现就是脑电信号。由于脑电信号非常微弱,易被外界噪声（例如工频干扰）和其他生物电信号干扰（眼电信号、肌电信号和心电信号）,因此需要使用高性能的脑电放大器采集脑电信号。本论文设计了一款高性能的64通道脑电放大器。本论文设计的脑电放大器由模拟电路部分、数字电路部分和电脑端软件采集部分三部分组成。其中,电路部分采用8块模拟板卡加1块数字板卡的层叠式设计方案。脑电放大器为了准确的采集脑电源信号,需要减小源阻抗,即降低电极和头皮的接触阻抗,本文采用常用的非侵入式Ag/AgCl湿电极。电极将采集到的脑电信号通过屏蔽线传输到模拟电路部分,模拟电路部分将接收到的脑电信号进行放大、滤波、单端转差分和模数转化等处理。同时为了保证电气安全,接触人体的模拟电路部分和不接触人体的数字电路部分采用电气隔离的方案;为了实现模拟板卡更换便捷,模拟电路部分增加拨码开关。数字部分由两部分组成,第一部分是脑电放大器的控制器部分,控制整个放大器并将接收的脑电信号和标志信号进行编码处理,本电路使用的FPGA芯片是Altera公...
【文章来源】：电子科技大学四川省 211工程院校 985工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：68 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
4通道脑电电极分布图
态时都必须满足对地漏电流小于 0.5mA，对使用者漏电流小于 0.1mA，使用辅助漏电流小于 0.1mA 的要求，也要满足爬电距离和电气间隙的要求[17]。2.4 脑电放大器总体设计方案本文总体设计方案如图 2-2 所示，放大器首先通过 Ag/AgCl 电极采集头皮的脑电信号，其次将采集到的脑电信号通过屏蔽线传输到模拟电路部分，模拟电路对脑电信号分别进行放大、直流校正、滤波和单端转差分处理。差分的脑电信号传输至模数转换器(Analog-to-DigitalConverter,ADC)，模数转换电路对脑电信号进行采样、保持、量化和编码处理，并将转换的数字信号传输到数字电路部分。再次数字电路部分通过 FPGA 接收模数转换器转化后的数字信号，并将信号保存到寄存器中，同时使用 FPGA 检测是否有标志信号产生，若有则将标志信号的值保存在寄存器中，若没有则将寄存器清零，FPGA 将保存后的数字信号和标志信号进行编码并将编码的数字信号通过异步 FIFO 传输到 USB 芯片中，USB 芯片将接收的信号传输至电脑端；最后电脑将通过 USB 接口接收的信号进行解码处理，并将解码的信号进行显示和保存。
脑电放大器硬件和软件设计方案本系统包括硬件和软件两部分。本文脑电放大器的设计流程：硬件部分较完善的方案，其次是制作原理图和画 PCB 板，最后贴板和调试。由采用板卡设计，因此各个过程可以穿插进行，效率相对较高；软件部分个部分，第一部分处理器将接收的脑电信号和标志信号进行编码，第二SB 传输通道将编码后的信号传输带电脑端，第三部分将接收的信号进行将解码的脑电信号实时的显示和储存。硬件电路部分设计方案：本文 64 通道脑电放大器总共采用 66 个电极，考电极，1 个右腿驱动电极和 64 个活动电极。如图 2-3 所示，采用积，主要采集电路板卡有 9 块，触摸按键电路板卡有 8 块，标志信号接收 1 块。模拟电路部分总共使用 8 块板卡，每块板卡有 8 个通道。8 块模拟锂电池供电，可以有效的减小 50Hz 工频干扰；同时 8 块板卡采用触摸操作；数字电路部分采用 2 块板卡。9 块板卡层叠插入，预留合适的信号 8 块模拟板卡的并行采集。
【参考文献】：
期刊论文
[1]高通滤波器积分反馈实现方式的拓展[J]. 张宋诚,司峻峰,黄晓林,肇莹,刘红星. 仪器仪表学报. 2013(07)
[2]心脑电图机测量结果的不确定度分析评定[J]. 崔骊,李向东,云庆辉. 中国医学装备. 2013(06)
[3]数字脑电图仪的检定[J]. 宋立为,贾建革,李咏雪. 医疗卫生装备. 2009(06)
[4]单侧化准备电位的含义和应用[J]. 陈立翰. 心理科学进展. 2008(05)
本文编号：3487734
【文章来源】：电子科技大学四川省 211工程院校 985工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：68 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
4通道脑电电极分布图
态时都必须满足对地漏电流小于 0.5mA，对使用者漏电流小于 0.1mA，使用辅助漏电流小于 0.1mA 的要求，也要满足爬电距离和电气间隙的要求[17]。2.4 脑电放大器总体设计方案本文总体设计方案如图 2-2 所示，放大器首先通过 Ag/AgCl 电极采集头皮的脑电信号，其次将采集到的脑电信号通过屏蔽线传输到模拟电路部分，模拟电路对脑电信号分别进行放大、直流校正、滤波和单端转差分处理。差分的脑电信号传输至模数转换器(Analog-to-DigitalConverter,ADC)，模数转换电路对脑电信号进行采样、保持、量化和编码处理，并将转换的数字信号传输到数字电路部分。再次数字电路部分通过 FPGA 接收模数转换器转化后的数字信号，并将信号保存到寄存器中，同时使用 FPGA 检测是否有标志信号产生，若有则将标志信号的值保存在寄存器中，若没有则将寄存器清零，FPGA 将保存后的数字信号和标志信号进行编码并将编码的数字信号通过异步 FIFO 传输到 USB 芯片中，USB 芯片将接收的信号传输至电脑端；最后电脑将通过 USB 接口接收的信号进行解码处理，并将解码的信号进行显示和保存。
脑电放大器硬件和软件设计方案本系统包括硬件和软件两部分。本文脑电放大器的设计流程：硬件部分较完善的方案，其次是制作原理图和画 PCB 板，最后贴板和调试。由采用板卡设计，因此各个过程可以穿插进行，效率相对较高；软件部分个部分，第一部分处理器将接收的脑电信号和标志信号进行编码，第二SB 传输通道将编码后的信号传输带电脑端，第三部分将接收的信号进行将解码的脑电信号实时的显示和储存。硬件电路部分设计方案：本文 64 通道脑电放大器总共采用 66 个电极，考电极，1 个右腿驱动电极和 64 个活动电极。如图 2-3 所示，采用积，主要采集电路板卡有 9 块，触摸按键电路板卡有 8 块，标志信号接收 1 块。模拟电路部分总共使用 8 块板卡，每块板卡有 8 个通道。8 块模拟锂电池供电，可以有效的减小 50Hz 工频干扰；同时 8 块板卡采用触摸操作；数字电路部分采用 2 块板卡。9 块板卡层叠插入，预留合适的信号 8 块模拟板卡的并行采集。
【参考文献】：
期刊论文
[1]高通滤波器积分反馈实现方式的拓展[J]. 张宋诚,司峻峰,黄晓林,肇莹,刘红星. 仪器仪表学报. 2013(07)
[2]心脑电图机测量结果的不确定度分析评定[J]. 崔骊,李向东,云庆辉. 中国医学装备. 2013(06)
[3]数字脑电图仪的检定[J]. 宋立为,贾建革,李咏雪. 医疗卫生装备. 2009(06)
[4]单侧化准备电位的含义和应用[J]. 陈立翰. 心理科学进展. 2008(05)
本文编号：3487734
本文链接：https://www.wllwen.com/kejilunwen/dianzigongchenglunwen/3487734.html
