脑电信号采集方案选择课件
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《脑电的测量与分析》课件
功能磁共振成像（fMRI）：通过测量大脑的血氧水平和血流量来测量 脑电信号
近红外光谱（NIRS）：通过测量大脑的血氧水平和血流量来测量脑电 信号
脑电图（EEG）和功能磁共振成像（fMRI）结合：通过结合EEG和 fMRI的数据来测量脑电信号
Part Four
脑电的应用领域
医学诊断
癫痫病诊断：通过脑电图监测癫痫发作，帮助医生诊断癫痫病
脑电信号的处理
滤波：去除噪声和干扰信号 放大：提高信号强度 数字化：将模拟信号转换为数字信号 分析：对脑电信号进行时域、频域或时频域分析
脑电信号的分析方法
脑电图（EEG）：通过记录大脑的电活动来测量脑电信号
事件相关电位（ERP）：通过记录大脑对特定刺激的反应来测量脑电信 号
脑磁图（MEG）：通过测量大脑产生的磁场来测量脑电信号
脑电的测量与分析
,
汇报人：
目录
01 添 加 目 录 项 标 题
02 脑 电 的 基 本 概 念
03 脑 电 的 测 量 方 法
04 脑 电 的 应 用 领 域
05 脑 电 分 析 的 常 用 技 术
06 脑 电 研 究 的 未 来 展 望
Part One
单击添加章节标题
Part Two
脑电的基本概念
脑电与虚拟现实技术的结合：通过脑电控制虚拟现实设备，实现更真实的体验
脑电与生物反馈技术的结合：通过脑电反馈，帮助用户更好地控制自己的情绪和行为
脑电与机器学习技术的结合：通过机器学习算法，分析脑电数据，预测用户的心理状态 和行为
脑电与脑机接口技术的结合：通过脑电控制外部设备，实现人机交互的新方式
扩散张量成像 （DTI）：记 录大脑白质纤 维束的扩散情 况，用于分析
近红外光谱（NIRS）：通过测量大脑的血氧水平和血流量来测量脑电 信号
脑电图（EEG）和功能磁共振成像（fMRI）结合：通过结合EEG和 fMRI的数据来测量脑电信号
Part Four
脑电的应用领域
医学诊断
癫痫病诊断：通过脑电图监测癫痫发作，帮助医生诊断癫痫病
脑电信号的处理
滤波：去除噪声和干扰信号 放大：提高信号强度 数字化：将模拟信号转换为数字信号 分析：对脑电信号进行时域、频域或时频域分析
脑电信号的分析方法
脑电图（EEG）：通过记录大脑的电活动来测量脑电信号
事件相关电位（ERP）：通过记录大脑对特定刺激的反应来测量脑电信 号
脑磁图（MEG）：通过测量大脑产生的磁场来测量脑电信号
脑电的测量与分析
,
汇报人：
目录
01 添 加 目 录 项 标 题
02 脑 电 的 基 本 概 念
03 脑 电 的 测 量 方 法
04 脑 电 的 应 用 领 域
05 脑 电 分 析 的 常 用 技 术
06 脑 电 研 究 的 未 来 展 望
Part One
单击添加章节标题
Part Two
脑电的基本概念
脑电与虚拟现实技术的结合：通过脑电控制虚拟现实设备，实现更真实的体验
脑电与生物反馈技术的结合：通过脑电反馈，帮助用户更好地控制自己的情绪和行为
脑电与机器学习技术的结合：通过机器学习算法，分析脑电数据，预测用户的心理状态 和行为
脑电与脑机接口技术的结合：通过脑电控制外部设备，实现人机交互的新方式
扩散张量成像 （DTI）：记 录大脑白质纤 维束的扩散情 况，用于分析
脑电信号采集方案选择
VS
详细描述
脑电波控制机器人是一种利用脑电信号实 现人机交互的技术。通过采集和分析大脑 的电活动信号，将脑电信号转化为机器人 的控制指令，从而实现机器人的运动控制 。这种技术可以应用于医疗、康复、娱乐 等多个领域，具有广泛的应用前景。
案例二：脑机接口在医疗康复领域的应用
总结词
脑机接口技术为医疗康复领域提供了新的治 疗手段和康复方法。
促进神经科学和心理学研究
脑电信号采集为神经科学和心理学研究提供了重要的实验数据和研 究手段，有助于推动相关领域的发展。
02
脑电信号采集技术介绍
脑电信号采集原理
脑电信号是大脑神经元放电活动产生 的微弱电信号，通过采集这些信号可 以了解大脑的功能状态和认知过程。
脑电信号采集原理基于电位差原理， 通过在头皮上放置电极来测量大脑内 部的电位差，从而获取脑电信号。
脑电图仪（EEG）
用于记录和测量脑电信号的仪器，包括电极、放大器和记录仪等 部分。
电极帽
用于放置电极的帽子，通常由导电材料制成，能够减少干扰和阻 抗。
导电膏
涂抹在电极和头皮之间的物质，能够提高导电性能，减少噪声干 扰。
03
脑电号采集方案比较
方案一：便携式脑电信号采集系统
总结词
便于携带，适用于移动场景
方案三：多通道脑电信号采集系统
总结词
高精度、多参数监测
详细描述
多通道脑电信号采集系统能够同时采集多个通道的脑电信号，实现高精度、多参数监测。该方案通常 采用多个电极和放大器，能够获取更全面的脑电信息，适用于科学研究、临床诊断等领域。多通道脑 电信号采集系统需要专业的技术支持和较高的成本投入。
04
详细描述
实时性要求采集系统具备快速的数据处理速度和高效的传输能力，能够实时地将采集到 的脑电信号传输到计算机或其他处理设备上进行分析。这对于一些需要快速响应的应用，
第一讲 EEG信号基础PPT课件
基线漂移与高通滤波 -波形
[B,A]=ellip(4,0.5,20,0.5*2/200,'high') y=filter(B,A,x)
基线漂移与高通滤波 -频谱
电气隔离
目的：保证病人安全
❖ 当人体因漏电等原因 与市电（如220V）接 触，由于仪器与病人 相连的应用部分是与 仪器使用市电的电路 部分电气隔离的，电 流i不能构成回路，因 此病人是安全的。
Gd=Gd1Gd2，
❖ 总益的，共 共模 模增 抑益 制比GcC为MDR3R组=成Gd的/G差c。模放大器的共模增 ❖ 电路中的R1常被用来调节增益
仪器放大器
instrumentation amplifier
❖ 有很多这样的集成电路芯片如AD620， INA118等，可以直接用来作为前置放大器。
Low Cost, Low Power
第一讲 EEG信号基础
大脑的外部环境
❖ 人的大脑位于颅腔内，大脑分为左右两 半球
❖ 脑组织外的颅骨、脑膜、血管、脑脊液 和血-脑屏障等构成了脑的物理、化学 环境
❖ 正是这些理化环境的相对稳定才保证了 脑的正常生理功能
1．脑膜(meninges)：硬膜(或称韧膜)、蛛网膜和软膜 3层组成。
2．脑脊液 脑脊液是一种比重低而清晰的液体，含有较多的
❖ 对于共模信号而言，分布电容 两端等电位，流过电容的电流 Ic=0，相当于阻抗为无穷大， 从而消除了屏蔽线分布电容的 影响。这种方法称为屏蔽驱动。
右腿驱动电路
❖ D1和D2组成的电 路的共模增益为1， 在a、b处的共模信 号V’c与被测体上 的共模信号Vc相等， Vc=V’c。
Vc=idbRo+Vo则：
❖ 诱发电位幅值较小，完全淹没在自发脑电信号中，一般要采 用叠加平均处理提高信噪比。
医学ppt课件脑电信号分析与特征提取
➢在临床诊断方面，因为脑电信号包含了大量的生理与病理信息，对其作 深入的研究有助于临床医生提高对大脑神经系统损伤病变诊断和检测的可 靠性和准确性，同时对于脑疾病诊断和检测提供了有效的手段。
➢各种脑疾患和神经系统疾患问题的增多和严重化、以及社会老龄化问题，
比如癫痫的发病率就高达约5‰，这就迫使我们要加强对脑科学的研究。
5
一是作为领导干部一定要树立正确的 权力观 和科学 的发展 观，权 力必须 为职工 群众谋 利益， 绝不能 为个人 或少数 人谋取 私利
拟解决的主要问题
（1）最大化提取脑电信号的各种特征信息，并对其进行特征分 析，为临床诊断提供更多、更准确和更综合的信息。
（2）分析脑电信号的产生机理及脑电信号中各种特征节律与病 理关系，找出解决脑电疾病相关的信息，从而达到及早治 疗的目的。
整个研究过程主要由童基均老师指导完成。 大体时间安排如下：
07年1月10日－07年1月21日 资料收集与积累，完成开题报告
07年1月22日－07年2月28日 资料整理，完成绪论部分
07年3月1日 －07月3月15日 完成各种方法概述部分
07年3月16日－07年3月30日 完成频域分析方法探究部分
07年3月31日－07年4月15日 完成非线性动力学分析方法探究部分
1、绪论 1.1 课题的理论意义及应用价值 1.2 国内外的研究概况及发展趋势 1.3 本文主要工作
2、基于脑电信号特性分析与特征提取的方法概述 2.1 脑电信号的基本知识
2.1.1 脑电信号的产生机理及种类 2.1.2 脑电信号的采集方法及应用
2.2 脑电信号的特点及其对信号处理的要求 2.3 脑电信号处理的主要研究方法
癫痫（Epilepsy）
定义：是由于脑部神经细胞群异常放电引起的过性脑功能紊乱综合症， 是一种严重且较顽固的慢性疑难性脑部疾病，其发作时表现为大脑神 经元群兴奋性增高以及过度同步化放电，并导致短暂性中枢神经系统 功能失常 。
➢各种脑疾患和神经系统疾患问题的增多和严重化、以及社会老龄化问题，
比如癫痫的发病率就高达约5‰，这就迫使我们要加强对脑科学的研究。
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一是作为领导干部一定要树立正确的 权力观 和科学 的发展 观，权 力必须 为职工 群众谋 利益， 绝不能 为个人 或少数 人谋取 私利
拟解决的主要问题
（1）最大化提取脑电信号的各种特征信息，并对其进行特征分 析，为临床诊断提供更多、更准确和更综合的信息。
（2）分析脑电信号的产生机理及脑电信号中各种特征节律与病 理关系，找出解决脑电疾病相关的信息，从而达到及早治 疗的目的。
整个研究过程主要由童基均老师指导完成。 大体时间安排如下：
07年1月10日－07年1月21日 资料收集与积累，完成开题报告
07年1月22日－07年2月28日 资料整理，完成绪论部分
07年3月1日 －07月3月15日 完成各种方法概述部分
07年3月16日－07年3月30日 完成频域分析方法探究部分
07年3月31日－07年4月15日 完成非线性动力学分析方法探究部分
1、绪论 1.1 课题的理论意义及应用价值 1.2 国内外的研究概况及发展趋势 1.3 本文主要工作
2、基于脑电信号特性分析与特征提取的方法概述 2.1 脑电信号的基本知识
2.1.1 脑电信号的产生机理及种类 2.1.2 脑电信号的采集方法及应用
2.2 脑电信号的特点及其对信号处理的要求 2.3 脑电信号处理的主要研究方法
癫痫（Epilepsy）
定义：是由于脑部神经细胞群异常放电引起的过性脑功能紊乱综合症， 是一种严重且较顽固的慢性疑难性脑部疾病，其发作时表现为大脑神 经元群兴奋性增高以及过度同步化放电，并导致短暂性中枢神经系统 功能失常 。
脑电PPT课件
注意事项
强调采集过程中的注意事项，如 避免干扰、保持安静等。
01
02
采集设备
介绍用于采集脑电信号的设备， 如电极帽、放大器等。
03
采集过程
详细描述脑电信号采集的过程， 包括准备工作、电极放置、信号 采集等步骤。
04
脑电信号预处理
1 滤波处理
介绍如何对采集到的脑电信号进行滤波处理，去除噪声 和其他干扰。
脑电的生理基础
大脑神经元
脑电的产生与大脑神经元的电生理活动密切相关。神经元在兴奋状态下会产生电位变化，这些变化通过头皮上 的电极被记录下来形成脑电信号。
脑波
脑电信号中包含多种脑波，如α波、β波、θ波、δ波等。不同脑波代表了不同的生理状态和认知功能，如α波主 要出现在放松状态，β波则出现在集中注意力或紧张状态。
2 基线校正
介绍如何对采集到的脑电信号进行滤波处理，去除噪声 和其他干扰。
3 伪迹去除
介绍如何对采集到的脑电信号进行滤波处理，去除噪声 和其他干扰。
4 数据压缩与降噪
介绍如何对采集到的脑电信号进行滤波处理，去除噪声 和其他干扰。
脑电信号特征提取
01
02ห้องสมุดไป่ตู้
03
04
时域特征
介绍如何从脑电信号中提取时 域特征，如幅度、频率和相位
精神疾病诊断
脑电技术在精神疾病诊断中的应用 ，为医生提供辅助诊断的依据。
05
脑电研究展望与挑战
脑电技术的未来发展
脑电信号采集技术
随着传感器技术和生物电信号处理技 术的发展，脑电信号的采集将更加准 确和稳定，能够更好地应用于临床诊 断和科学研究。
脑电信号解读技术
脑电应用领域拓展
脑电技术的应用领域将不断拓展，不 仅局限于神经科学和心理学领域，还 将应用于医学、教育、体育等领域。
脑电图ppt课件
脑电图讲座
1
第一部分 脑电图基础
2
脑电图原理
• 中枢神经系统生理活动的基础是神经元的电活动
• 脑电图是通过放置适当的电极，借助电子放大技术， 将脑部神经元的自发性生物电活动加以放大100万倍 并记录
• 与心电图的原理一致是EEG将生物电活动经放大加以 描记，不同的是心电的测量单位是毫伏（mV），脑 电的单位是以微伏（μV）计算
双侧性３CPS棘慢波综合——失神发作、失神癫痫
双侧性规则/不规则多棘波多棘慢——肌阵挛发作、肌阵挛癫痫
局灶性尖/棘波及尖/棘慢波综合——部分性（局灶性）癫痫
三相波——代谢性脑病，肝肾功能衰竭及缺氧等
周期性放电——病毒性脑炎、CJD等
中央中颞尖波双向尖波——罗兰多区癫痫
慢波睡眠中持续放电——ESES
局限于额颞区周期复合波——单纯疱疹脑炎
在枕部不超过50%，其它部位不超过20% • 波幅不应过高， α波平均波幅小于100微伏，β波小于５０微
伏 • 在睁闭眼、精神活动及感受到刺激时，α波应有正常的反应 • 慢波：为散在低波幅慢波，多为θ 波，任何部位均不应有连续
性高波幅β或δ波 • 睡眠时脑波应左右对称。无异常电活动 • 无发作波： 不论在觉醒和睡眠，均不应有棘波、棘慢波综合
• 2001年的分类主要根据发作的症状进行，体现了发 作类型和解剖结构的联系
• 按照病因的不同可以划分为特发性和症状性部分性 癫痫
52
• 颞叶癫痫：耳极导联（睡眠，NREMⅡ期），Fp2、F4、C4、P4等可见正相尖波（耳极活化）
53
• 颞叶癫痫（续前图）平均导联:F8可见尖慢 波综合
• 双极导联:F8、T4可见尖波针锋相对，慢波
• 50Hz交流电伪差：由于现代EEG仪通常带有5060Hz滤波器，这种伪差在常规工作中罕有发生。伪 差的来源可能是附近电扇或空调，另一常见原36因是 来自萤光灯。因此，操作间下的房间最好悬挂白炽
1
第一部分 脑电图基础
2
脑电图原理
• 中枢神经系统生理活动的基础是神经元的电活动
• 脑电图是通过放置适当的电极，借助电子放大技术， 将脑部神经元的自发性生物电活动加以放大100万倍 并记录
• 与心电图的原理一致是EEG将生物电活动经放大加以 描记，不同的是心电的测量单位是毫伏（mV），脑 电的单位是以微伏（μV）计算
双侧性３CPS棘慢波综合——失神发作、失神癫痫
双侧性规则/不规则多棘波多棘慢——肌阵挛发作、肌阵挛癫痫
局灶性尖/棘波及尖/棘慢波综合——部分性（局灶性）癫痫
三相波——代谢性脑病，肝肾功能衰竭及缺氧等
周期性放电——病毒性脑炎、CJD等
中央中颞尖波双向尖波——罗兰多区癫痫
慢波睡眠中持续放电——ESES
局限于额颞区周期复合波——单纯疱疹脑炎
在枕部不超过50%，其它部位不超过20% • 波幅不应过高， α波平均波幅小于100微伏，β波小于５０微
伏 • 在睁闭眼、精神活动及感受到刺激时，α波应有正常的反应 • 慢波：为散在低波幅慢波，多为θ 波，任何部位均不应有连续
性高波幅β或δ波 • 睡眠时脑波应左右对称。无异常电活动 • 无发作波： 不论在觉醒和睡眠，均不应有棘波、棘慢波综合
• 2001年的分类主要根据发作的症状进行，体现了发 作类型和解剖结构的联系
• 按照病因的不同可以划分为特发性和症状性部分性 癫痫
52
• 颞叶癫痫：耳极导联（睡眠，NREMⅡ期），Fp2、F4、C4、P4等可见正相尖波（耳极活化）
53
• 颞叶癫痫（续前图）平均导联:F8可见尖慢 波综合
• 双极导联:F8、T4可见尖波针锋相对，慢波
• 50Hz交流电伪差：由于现代EEG仪通常带有5060Hz滤波器，这种伪差在常规工作中罕有发生。伪 差的来源可能是附近电扇或空调，另一常见原36因是 来自萤光灯。因此，操作间下的房间最好悬挂白炽
脑电简介-脑电 EEGppt课件
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发展现状
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7
发展现状
一些产品
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谢谢 Thanks
49
的Trials共2670个
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• 脑电数据处理：原始脑电经FFT变换，得到三个频段的功 率谱密度，将alpha/beta/theta三个频段的图片合成三通 道的脑电图，每个Trials（3.5s）取7个0.5s的时间窗,按 时间顺序排成序列
• 对脑电图进行卷积 • 卷积之后的脑电图作为序列的输入使用循环神经网络提取
脑电波与视觉分类
Spampinato C, Palazzo S, Kavasidis I, et al. Deep Learni3n7g Human Mind for Automated Visual Classification[J]. 2016:4503-4511.
6
脑电与脑机接口
脑电波与视觉分类
的Trials共2670个
43
6
脑电与脑机接口
脑电与工作记忆状态分类
• 被试信息：15名被试（删除两人），每人240个Trials • 采集信息：64通道脑电，500HZ • 任务：工作记忆，看图进行记忆，展示的图片分别有
2/4/6/8个字母，分为四类（区分mental load） • 数据信息：一共有240*13=3120个Trials，取其中分类正确
6
脑电与脑机接口
脑电波与视觉分类
Spampinato C, Palazzo S, Kavasidis I, et al. Deep Learnin4g0 Human Mind for Automated Visual Classification[J]. 2016:4503-4511.
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脑电图教学ppt课件
脑电图可以检测到脑部疾 病引起的脑电波异常，如 脑炎、脑肿瘤等，为疾病 诊断提供依据。
睡眠障碍诊断
脑电图可以监测睡眠过程 中的脑电波变化，帮助医 生诊断失眠、睡眠呼吸暂 停等睡眠障碍。
神经科学研究
神经元活动研究
脑电图可以记录神经元的电活动 ，帮助神经科学家了解大脑功能
和神经机制。
认知过程研究
通过脑电图分析，神经科学家可以 研究人类的认知过程，如注意力、 记忆、思维等。
结合其他检查手段进行综合评估。
如何提高脑电图的准确性？
选择合适的电极和导联数可以提高脑电图的准确性，电极应该根据患者 的年龄、病情和检查目的进行选择，导联数越多，记录到的脑电信号越 全面。
正确的安放电极和保持记录环境安静可以降低干扰，提高脑电图的清晰 度和准确性。
医生的专业知识和经验对于提高脑电图的准确性至关重要，医生应该熟 悉脑电图的基本原理、正常值范围和异常波形的意义，并具备解读脑电 图的能力。
脑电图的基本原理
01
02
03
神经元电活动
大脑中的神经元在活动时 会产生微弱的电信号。
电极与放大器
放置在头皮上的电极能够 检测到这些电信号，并通 过放大器将其传输到记录 设备。
波形与节律
脑电图的波形和节律反映 了大脑不同区域的活动状 态和神经元之间的相互联 系。
脑电图的分类与解读
分类
根据记录时间的长短，脑电图可分为 常规脑电图、动态脑电图和长程脑电 图。
解读
脑电图的解读需要专业知识和经验， 医生通过分析脑电图的波形和节律， 结合患者的病史和症状，进行诊断和 评估。
02
脑电图的采集与记录
脑电图的采集设备
电极帽
计算机
用于固定电极，确保电极与头皮紧密 接触。
睡眠障碍诊断
脑电图可以监测睡眠过程 中的脑电波变化，帮助医 生诊断失眠、睡眠呼吸暂 停等睡眠障碍。
神经科学研究
神经元活动研究
脑电图可以记录神经元的电活动 ，帮助神经科学家了解大脑功能
和神经机制。
认知过程研究
通过脑电图分析，神经科学家可以 研究人类的认知过程，如注意力、 记忆、思维等。
结合其他检查手段进行综合评估。
如何提高脑电图的准确性？
选择合适的电极和导联数可以提高脑电图的准确性，电极应该根据患者 的年龄、病情和检查目的进行选择，导联数越多，记录到的脑电信号越 全面。
正确的安放电极和保持记录环境安静可以降低干扰，提高脑电图的清晰 度和准确性。
医生的专业知识和经验对于提高脑电图的准确性至关重要，医生应该熟 悉脑电图的基本原理、正常值范围和异常波形的意义，并具备解读脑电 图的能力。
脑电图的基本原理
01
02
03
神经元电活动
大脑中的神经元在活动时 会产生微弱的电信号。
电极与放大器
放置在头皮上的电极能够 检测到这些电信号，并通 过放大器将其传输到记录 设备。
波形与节律
脑电图的波形和节律反映 了大脑不同区域的活动状 态和神经元之间的相互联 系。
脑电图的分类与解读
分类
根据记录时间的长短，脑电图可分为 常规脑电图、动态脑电图和长程脑电 图。
解读
脑电图的解读需要专业知识和经验， 医生通过分析脑电图的波形和节律， 结合患者的病史和症状，进行诊断和 评估。
02
脑电图的采集与记录
脑电图的采集设备
电极帽
计算机
用于固定电极，确保电极与头皮紧密 接触。
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脑电信号采集电路的方案选择
•张晶瑜
脑电信号采集方案选择
Contents
脑电信号的特征 脑电信号采集电路的模块分析 前置放大电路的选择 高、低通滤波器的设计和参数计算 陷波器的设计 结论
脑电信号采集方案选择
脑电信号的特征
大脑是人类思维活动的中枢，是接受 外界信号，产生感觉，形成意识，进行逻辑思 维，发出指令，产生行为的指挥部。通过研究 脑电信号(EEG)可以了解脑活动的机制及人的认 知过程，也是诊断脑疾患的重要手段。
脑电信号采集方案选择
高、低通滤波器的设计
• 高通滤波器的截止频率设计为0.5Hz
• 低通滤波器的截止频率设计为100Hz
•
低通滤波器为了加
快衰减，采用了二阶巴特沃低通滤波。
• RC滤波器截止频率的计算：
•
脑电信号采集方案选择
高、低通滤波器的设计
HPF:0.5hz
LPF:100hz
HPF:0.2hz
脑电信号采集方案选择
前置放大电路的选择
• 方案一：采用低噪声、低漂移的精密 仪表放大器仪表放大器AD620直接作 为前置放大器
• 由于瞬间电极信号存在，放大倍数控 制在50倍左右。
脑电信号采集方案选择
前置放大电路的选择
• 方案二：采用两个OP07与AD620 构成的仪表放大电路共同作用。 其中信号经过并联差分放大电路 后放大5倍，然后再经过AD620即 可放大较大的倍数。
LPF:200hz
脑电信号采集方案选择
50Hz陷波器的设计和选择
•
方案一：设计一个前级
截止频率为50Hz的输出反向
180°的带通滤波器和一个后
级增益为一的加法器，使通过
带通滤波器的信号与原信号相
加得到陷波效果。
脑电信号采集方案选择
50Hz陷波器的设计和选择
信号频率为50Hz时的仿真 效果图
脑电信号采集方案选择
• LM324构成阻容耦合电路放在两 级放大器之间，起隔直通交的作 用。同时，由于前置放大器的输 出阻抗很低，还采用了共模驱动 技术，避免了阻容耦合电路中的 阻容元件参数不对称导致的共模 干扰转换成差模干扰的情况发生。 构建了一个阻容耦合电路 ，
脑电信号采集方案选择
前置放大电路的选择
• 方案三：利用TI公司生产的专用EEG （脑电信号采集）芯片ADS1298直接 搭建
脑电信号采集方案选择
50Hz陷波器的设计和选择
实际中为保证精确度，采用 两片芯片级联的方式，两片 芯片都采用软件提供的PP4模 型。（如右）
脑电信号采集方案选择
50Hz陷波器的设计和选择
脑电信号采集方案选择
结论
前置放大器可 以在方案二和三之间 选择。
方案二的优点 为成本低，电路较简 单，缺点为集成度低， 电路受元件影响大。
方案三的优点 为芯片是专用芯片， 集成度高，有生产的 成品做保证。缺点为 成本高。
脑电信号采集方案选择
陷波器的方案选择上来 说，方案三较方案一、二具有 内部集成的高精度电容，用其 设计的陷波器具有调试方便对 元件精度要求不高的优点。
此外，UAF42本身具有 集成度高、可靠性高和设计灵 活的特点，利用生产厂的计算 机辅助设计软件还可以提高 UAF42的设计效率。缺点为成 本高。
50Hz陷波器的设计和选择
方案二：对元器件偏差不 敏感的陷波器
MAX4075内部集成了高匹 配度的电阻，使陷波器的精度受 到R1、R2、C1、C2影响，而陷波 深度只受到芯片内部的集成电阻R 的影响。
脑电信号采集方案选择
50Hz陷波器的设计和选择
信号频率为50Hz时的仿真 效果图
脑电信号采集方案选择
脑电信号的特点主要有三个: 1.频率范围从1Hz到100Hz ; 2.信号微弱,幅度5μV到100μV; 3.信号的源阻抗高,易于受外界信号干扰。
脑电信号采集方案选择
脑电信号采集电路的模块分析
信号输入
前置放大
一级限波
A/D转换
二级限波
二（三）级放大
脑电信号采集方案选择
高低通滤波
前置放大电路的选择
目前，对于脑电信号的测量，在时间的维度， 可以获得很高的解析率。然而，在空间的维度，得到 的分辨率却很低，这依赖于在头皮上安置电极的数量。
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。
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脑电信号采集方案选择
50Hz陷波器的设计和选择
方案三：基于UAF42通用滤 波芯片的陷波器。内部原理 如右图。
具有以下特点： 1.通用性强，可根据需要设计 成高通、低通、带通和带阻 滤波器。 2.设计简单，BB公司专门设 计了一个软件，可以方便灵 活地设计各种不同类型的滤 波器。3.具有高精度频率和高 Q值。 4.片内集成高匹配电容。
•张晶瑜
脑电信号采集方案选择
Contents
脑电信号的特征 脑电信号采集电路的模块分析 前置放大电路的选择 高、低通滤波器的设计和参数计算 陷波器的设计 结论
脑电信号采集方案选择
脑电信号的特征
大脑是人类思维活动的中枢，是接受 外界信号，产生感觉，形成意识，进行逻辑思 维，发出指令，产生行为的指挥部。通过研究 脑电信号(EEG)可以了解脑活动的机制及人的认 知过程，也是诊断脑疾患的重要手段。
脑电信号采集方案选择
高、低通滤波器的设计
• 高通滤波器的截止频率设计为0.5Hz
• 低通滤波器的截止频率设计为100Hz
•
低通滤波器为了加
快衰减，采用了二阶巴特沃低通滤波。
• RC滤波器截止频率的计算：
•
脑电信号采集方案选择
高、低通滤波器的设计
HPF:0.5hz
LPF:100hz
HPF:0.2hz
脑电信号采集方案选择
前置放大电路的选择
• 方案一：采用低噪声、低漂移的精密 仪表放大器仪表放大器AD620直接作 为前置放大器
• 由于瞬间电极信号存在，放大倍数控 制在50倍左右。
脑电信号采集方案选择
前置放大电路的选择
• 方案二：采用两个OP07与AD620 构成的仪表放大电路共同作用。 其中信号经过并联差分放大电路 后放大5倍，然后再经过AD620即 可放大较大的倍数。
LPF:200hz
脑电信号采集方案选择
50Hz陷波器的设计和选择
•
方案一：设计一个前级
截止频率为50Hz的输出反向
180°的带通滤波器和一个后
级增益为一的加法器，使通过
带通滤波器的信号与原信号相
加得到陷波效果。
脑电信号采集方案选择
50Hz陷波器的设计和选择
信号频率为50Hz时的仿真 效果图
脑电信号采集方案选择
• LM324构成阻容耦合电路放在两 级放大器之间，起隔直通交的作 用。同时，由于前置放大器的输 出阻抗很低，还采用了共模驱动 技术，避免了阻容耦合电路中的 阻容元件参数不对称导致的共模 干扰转换成差模干扰的情况发生。 构建了一个阻容耦合电路 ，
脑电信号采集方案选择
前置放大电路的选择
• 方案三：利用TI公司生产的专用EEG （脑电信号采集）芯片ADS1298直接 搭建
脑电信号采集方案选择
50Hz陷波器的设计和选择
实际中为保证精确度，采用 两片芯片级联的方式，两片 芯片都采用软件提供的PP4模 型。（如右）
脑电信号采集方案选择
50Hz陷波器的设计和选择
脑电信号采集方案选择
结论
前置放大器可 以在方案二和三之间 选择。
方案二的优点 为成本低，电路较简 单，缺点为集成度低， 电路受元件影响大。
方案三的优点 为芯片是专用芯片， 集成度高，有生产的 成品做保证。缺点为 成本高。
脑电信号采集方案选择
陷波器的方案选择上来 说，方案三较方案一、二具有 内部集成的高精度电容，用其 设计的陷波器具有调试方便对 元件精度要求不高的优点。
此外，UAF42本身具有 集成度高、可靠性高和设计灵 活的特点，利用生产厂的计算 机辅助设计软件还可以提高 UAF42的设计效率。缺点为成 本高。
50Hz陷波器的设计和选择
方案二：对元器件偏差不 敏感的陷波器
MAX4075内部集成了高匹 配度的电阻，使陷波器的精度受 到R1、R2、C1、C2影响，而陷波 深度只受到芯片内部的集成电阻R 的影响。
脑电信号采集方案选择
50Hz陷波器的设计和选择
信号频率为50Hz时的仿真 效果图
脑电信号采集方案选择
脑电信号的特点主要有三个: 1.频率范围从1Hz到100Hz ; 2.信号微弱,幅度5μV到100μV; 3.信号的源阻抗高,易于受外界信号干扰。
脑电信号采集方案选择
脑电信号采集电路的模块分析
信号输入
前置放大
一级限波
A/D转换
二级限波
二（三）级放大
脑电信号采集方案选择
高低通滤波
前置放大电路的选择
目前，对于脑电信号的测量，在时间的维度， 可以获得很高的解析率。然而，在空间的维度，得到 的分辨率却很低，这依赖于在头皮上安置电极的数量。
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。
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脑电信号采集方案选择
50Hz陷波器的设计和选择
方案三：基于UAF42通用滤 波芯片的陷波器。内部原理 如右图。
具有以下特点： 1.通用性强，可根据需要设计 成高通、低通、带通和带阻 滤波器。 2.设计简单，BB公司专门设 计了一个软件，可以方便灵 活地设计各种不同类型的滤 波器。3.具有高精度频率和高 Q值。 4.片内集成高匹配电容。