脑电信号采集电路设计

1脑电信号采集原理
分析脑电信号，掌握脑电信号的特征，对于设计出准确、有效的脑电信号采集电路至关重要。首先，可以从中选择出携带最多信息量的信号；其次，可以针对特定的信号研究出相应的信号处理算法。
1.1脑电波的特征及基本组成
脑电信号的特点主要有三个：频率主要集中在低频段100 Hz范围内；信号微弱，一般在50μV或更小；信号的源阻抗高，易于受外界信号干扰。成年人的脑电信号幅度范围一般在10～50μV之间，频率范围在0.5～30 Hz之间。
1.2  脑电信号采集原理及方法
目前，对于脑电信号的测量，在时间的维度上，可以获得很高的解析率。然而，在空间的维度上，得到的分辨率却很低，这依赖于在头皮上安置电极的数量。本系统使用16路电极提取脑电信号，采样频率为1 000 Hz。由于脑电信号的固有特性及环境因素使得脑电信号背景噪声比较复杂，有50 Hz工频干扰、心电伪迹、肌电干扰、基线漂移、电极与皮肤的接触噪声以及周围其他仪器的电磁干扰等。因此，要求采集系统具有高输入阻抗、高共模抑制比、低噪声放大，并能从强噪声中提取弱信号的高质量滤波措施等。
脑电信号通常是通过在头皮表面放置一些电极来采集的。常用的电极种类有银管电极、针电极和粘连电极等，本系统使用银管电极，以实现头皮与脑电测量设备之间的连接。为了加强连通性和导电性，在电极与皮肤之间涂一些生理盐水。电极的放置采用国际10-20系统电极放置法。
2脑电信号采集电路设计
脑电信号采集电路包括：脑电信号放大、滤波、A／D转换及USB接口电路四部分
高低通滤波器及二次放大电路设计
高低通滤波主要有两个作用：
(1)去除脑电信号频率范围以外的无用信号，达到抗干扰的作用；
(2)起到防混叠滤波的作用。为了不丢失有用信号，设计了截止频率为120 Hz的低通滤波电路和截止频率为0.5 Hz的高通滤波电路。