脑电信号检测.doc

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1、燕山大学课程设计说明书题目：测控仪器电路学院（系）：电气工程学院年级专业：生物医学工程1班学号：080103040021学生姓名：刘陈龙指导教师：赵勇教师职称：燕山大学课程设计说明书燕山大学课程设计（论文）任务书院（系）：电气工程学院基层教学单位：生物医学工程系学号080103040021学生姓名刘陈龙专业（班级）生物医学工程1班设计题目脑电信号的采集电路的设计设计技术参数前置放大器要有较高的放大增益，较高的共模抑制比，符合脑电信号检测的要求。滤波电路，通带频率0.05Hz-59Hz，增益为10倍。去除50Hz工频的干扰。设计要求设计的电

2、路要根据脑电信号的特点，如微弱、频率低、幅值低等，选择合适的参数设计高性能的放大滤波电路。注意脑电信号的干扰较多，去除烦扰也是一大难点。工作量根据所给题目确定设计方向。总体的规划设计和详细的设计。提交任务书，答辩。工作计划周一根据所给题目查找资料确定设计方向。周二进行总体的规划设计。周三、周四进行详细的设计。周五进行格式设计，提交任务书，答辩。参考资料李刚，测控仪器电路，李美，杨世清，脑电信号采集系统设计方法，自动化与仪器仪表，2007年6月陈真诚，钟靖，脑电信号采集预处理电路设计，中国医学物理学杂志，2009年7月，第26卷第六期指导教

3、师签字基层教学单位主任签字说明：此表一式四份，学生、指导教师、基层教学单位、系部各一份。2011年6月17日II燕山大学课程设计说明书目录引言1系统设计方案1滤波器的设计4滤波器的选择41、滤波器类型的选择.42、滤波器阶数的选择43、滤波电路的实现44、50Hz工频陷波的设计8总结12参考文献12II燕山大学课程设计说明书脑电信号采集电路的设计引言所谓脑电信号(EEG)就是脑部神经细胞电位变化的情形。自从1924年德国精神病学家，耶那大学的HansBerger教授首次发现并记录到人脑有规则的电活动，脑电的研究就一直得到生物医学研究领域和

4、临床应用方面的高度重视。依据脑电图仪与临床生理学会国际联盟的分类，脑电信号的频率分为4个频段：分别是δ波(0.5-4HZ，20—200uV)、θ波(4—8Hz，100uv一150uV)、α波(8-13Hz，20—100uV)、β波(13-30Hz，5-20uV)。这些意识的组合，形成了一个人的内、外在行为上的表现。脑电信号的特点首先，脑电信号非常微弱，一般只有50μV左右，幅值范围为5μV~100μV[1]。所以，脑电信号放大增益要比一般的信号高得多，一般要放大20000倍左右。第二，脑电信号头皮与颅骨通常几千欧姆的电阻，所以要求前置部分

5、有很高的输入阻抗，以提高脑电信号索取能力，一般输入阻抗要大于10MΩ。第三，脑电信号的频率低，一般在0.1Hz-100Hz，需要滤除脑电信号频率以外的高频干扰。第四，在普通环境下，脑电信号采集受到工频干扰等共模干扰，信噪比通常低于-10dB。工频干扰主要是以共模形式存在，幅值在mV数量级，所以要求放大器具有很高的共模抑制比（CMRR,commonmoderejectionratio），一般要大于120dB。第五，在电极与头皮接触的部位会产生电位差，称为极化电压。极化电压一般在几毫伏到几百毫伏之间，理想情况下，在用双电极提取人体两点电位差时

6、，两个电极保持对称则可以使极化电压互相抵消，但实际上，由于极化电压和通过电极电流大小、电极和皮肤接触阻抗不对称等很多因素有关，所以不可避免造成干扰，尤其当电极和皮肤接触不良时，干扰更严重如果在仪表放大器的前端不做处理，极化电压的存在使得前置放大器的增益不能过大。除了极化电压的干扰外，还受主体的呼吸及运动等低频干扰，这些都是要考虑的。第六，必须考虑被测者的生理自然性和保证操作安全性等。系统设计方案基于以上对脑电信号的分析，提出整个系统由信号采集、前置放大、信号滤波、AD转换、信号处理（包括分析、显示、存储等）。而前置放大、信号滤波是系统设计

7、的重点。共12页第18页燕山大学课程设计说明书前置放大电路设计一目前生物电放大器前置级电路普遍采用的是由O’Brient提出的非常经典的同相并联结构的前置级放大电路旧J．这种结构的电路由3个基本运算放大器构成，其中2个组成同相并联输入第一级放大，以提高放大器的输入阻抗，另一个为差动放大，作为放大器的第二级，其共模抑制比取决于第一级放大电路中2个运放共模抑制比的对称程度、第二级放大电路运放的共模抑制比、差动放大级的闭环增益以及电阻的匹配精度等．早期生物电信号尤其是脑电信号的采集往往因为器件的因素而无法取得很好的效果。近年来，微电子技术得到迅

8、猛的发展，出现了许多高性能的由同相并联结构的三运放电路集成的仪表放大器，如美国TI公司、BB公司和“ne8r公司等生产了很多不同档次的集成化仪表放大器，为设计生物电放大器提供了充分的选择，为在