3.4 电压放大电路
由于脑电信号频率低,因此该电路采用交流自举技术,使得在低频时也具有很高的输入阻抗,从而具有较强的交流耦合能力。自举要完全发挥作用,必须在图4中R1的下端提供特别靠近其上端的电压。这样,电阻R1上流过的电流就很小,因而阻抗就很大。否则,就发挥不出自举效果。其输入阻抗ZIN=Xcl+Rl+R2+R1·R2/KC2≈R1.R2/XC2。按照图4电路中的参数可以求得:ZIN(1 Hz)=188.46 kΩ,ZIN(10 Hz)=2 MΩ,如想进一步提高输入阻抗,则必须增大Rl、R2、C2的数值。具体设计见图6。

3.5 低通滤波器的设计
低通滤波器担负着抑制广谱噪声和在ADC之前抗混叠的双重任务,两者都要求低通滤波器的通带尽可能平坦,滚降速率越快越好,以便获得较高的信噪比。根据信号特点,选用巴特沃斯型三阶滤波器,截止频率选100 Hz。具体设计见图7,仿真曲线和实验数据曲线见图8(a)、(b)。

4 结束语
本课题隶属于广西壮族自治区教育厅科研项目:《高性能数字化脑电诊断和监护机的研制》(桂科教研[2004]20号)。由于脑电信号十分微弱并存在较强的干扰,因而使得测量比较困难,通过对电路结构的精心设计和选用新器件,可以克服脑电信号提取中常遇到的一些困难,使前置放大器具有较高的共模抑制比,从而能够较好地放大检测出的脑电信号。在设计的过程中,通过Pspice仿真软件有助于电路的设计和调试。如果再结合数据采集电路并通过USB接口,就能够实现脑电信号在上位机的显示、分析等功能,从而实现对脑电信号的实时监测,使之具有比传统脑电设备更好的性能。
脑电信号属于一种比较微弱的人体生理电信号,通过适当的改进,该电路也可以用于测量其他人体生理电信号或其他微弱信号。