AD977A在脑电信号采集系统中的应用

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1、第17卷第6期电子设计工程2009年6月Vo1．17No．6ElectronicDesignEngineeringJun．2009AD977A在脑电信号采集系统中的应用谢宏，金曼，夏斌，刘玉霞(上海海事大学信息工程学院上海200135)摘要：脑电信号数据采集是脑电研究的基础，其中模／数转换是整个采集系统的核心。提出了基于FPGA和AD977A的脑电信号数据采集系统设计。给出了数据采集系统功能框图以及AD977A模数转换器的特点和工作原理，设计了基于FPGA的接口电路。该采集系统集成度高，电路可靠性好，通用性强。关键词：AD977A；FPGA；接口电路；

2、脑电信号(EEG)；模／数转换中图分类号：TN79+2文献标识码：A文件编号：1674—6236(2009)06—0081—02ApplicationofAD977AinEEGacquisitionsystemXIEHong，JINMan，XIABin，LIUYu—xia(InstituteofInformationEngineering,ShanghaiMaritimeUniversity,Shanghai200135，China)Abstract：EEGfElectroencephalography)ofdataacquisitionistheba

3、sisofEEGresearch，inwhichADCisthecoreofthewholeacquisitionsystem．TJ1ipaperpresentsthesystemdesignEEGdataacquisitionsystembasedonFPGAandAD977A．Thediagramoftheentiredataacquisitionsystem．thefeaturesandworkingprincipleofAD977Aaregiven．onthisbasis，thetheinterfacecircuitisdesignedbase

4、donFPGA．Thisacquisitionsystemhasfeaturesofhighintegration，reliablecircuit，highuniversality．Keywords：AD977A；FPGA；interfacecircuit；Electroencephalography(EEG)；analog—digitalconversion参数控制l前言启管止Il竺当兰量．盎脑电信号EEG(Electroencephalography)是由脑神经活动嫠产生并存在于中枢神经系统的自发性电位活动，含有丰富的匝壶团f大脑活动信息【】1。它

5、是大脑研究、生理研究和临床脑疾病诊断誓o／,t兰A／i)I+——r一的重要手段。记录脑电信号，可为临床诊断提供依据。因此，转换_l放大器提取脑电信号具有重要的现实意义。由于脑电信号处理一般参数控制都是基于数字技术．因此电极采集到的模拟信号经信号调理图1系统总体设计框图后．通过A／D转换器转换成数字信号是必不可少的过程12]。这高，但分辨率低，适用于雷达信号的采集及处理等方面；∑一△里提出一种基于FPGA和AD977A的脑电信号数据采集系A／D转换器的转换精度高，但转换速度低，适用于音频及低频统．采用FPGA作为信号处理器，并控制模数转换，从而实现信号的

6、采集处理等领域：逐次逼近型A／D转换器的转换速度高可靠性．高通用性的脑电信号数据采集系统[31。和分辨率介于前两者之间，适用于控制系统等中速率采集而分辨率要求较高的场合。而AD977A是一款逐次逼近型A／D2系统总体设计转换器，AD977A具有以下主要特点：单电源5V供电；最高通过对人体进行视觉刺激、听觉刺激或神经刺激，使人体采样速率为200kS／s；内部2．5V参考电源可选；高速串行数的大脑皮层产生一个诱发电位，通过电极连接来获取该诱发据接口；内部时钟可选；低功耗，最大功耗100mW，省电模式电位，将此电位经放大滤波后使其满足采集系统要求，输出的下5

7、0p．W；输入电压范围：单极性0～4V，0～5V和0～10V；双模拟信号通过高速串门MD转换器AD977A进行模数转换。极性～3-3～+3-3V。一5～+5V和一10～+10V；采用20针DIP或给FPGA一个启动，停止信号，用其控制模数、数模转换等。采SOIC封装。AD977A内部功能框图如图2所示。用USB器件与FPGA直接连接，这样通过时序即可控制FP—AD977A的控制引脚的功能描述如下：RlR、R3为GA与USB的通信[41。图1为系统总体设计框图。模拟信号输入端；AGNDI、AGND2为模拟地；DGND为数字地；CAP为缓冲输出参考端；RE

8、F为基准电压；SB，丽用于选3高速串行D转换器AD977A简介择输出数据格式，高电平为二进制码