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交流脑电放大器设计报告 3004202324―1―孟琳 一概述 脑电信号的测量是反映大脑电活动的重要指标。它是用放在头皮表面的电极检测并放大与大脑神经有关的生物电位。临床上常用于诊断颅内病变，探讨脑疾病的演变过程和药物疗效观察等等，具有很重要的意义。 脑电是非周期信号，无论在幅值方面还是相位和频率方面都是连续变化的。 脑电按频率分可以分为5种 ：0.5～4HZ 20～200V 熟睡严重或脑疾时出现 ：4～8HZ 情绪不好时出现 ：8～13HZ 200～100V 安静时 ：13～40HZ 5～20V 紧张时出现 ：22～30HZ及更高频率 2V 我们设计的脑电放电器主要放大以上信号，其中以波为主。 二系统设计 （1）整体参数设计 头皮表面脑电信号范围是1～100V，所以整个信号放大2400倍，输出0.0024~0.24V 脑电信号频率范围为0.5～100HZ，所以电路设计通带为0.5～100HZ。 输入短路噪声3V以下。 第一部分放大器的输入阻抗应大于5M。 第一部分 （2）系统框图 保护电路前置放大器时间常数 保护电路 前置放大器 时间常数 右腿驱动 仪表放大器 光电耦合 高通与放大 50HZ陷波器 后级放大 低通滤波 第一部分和光电耦合的前部分需要另外用电源 （3）各部分参数分配： 第一部分 前置放大器放大倍数为4，CMRR=80dB，Rin5M 无源高通 RC耦合放大器的低频响应0.5Hz 仪表放大器 放大倍数50 第二部分 光电隔离 增益为1 第三部分 高通与放大 高通截止频率0.5HZ，放大增益为2 第四部分 低通滤波器 低通截止频率100HZ 第五部分 50HZ陷波器 第六部分 后级放大 增益为6倍 （4）运放均为LM324。 （5）前端电路±5V供电，后端电路12V供电。 三 单元电路设计 设置保护电路 作为生物医学测量的生物医学放大器在前级设置保护人体安全和保护放大器的电路是很必要。保护电路使通过电流保持在安全水平，同时考虑到作用于人体的其他医学测量设备或可能重在的某种干扰对放大器的破坏作用。保护电路要求在输入出现5000V高压时不会损坏电路，二级管D1~D4选用低漏电的微型二极管IN4148，其最大允许通过的瞬时电流是100mA，因此限流保护电阻选R0=R0=50K?。 前置放大器 根据脑电信号的特点，其前置放大器应满足以下几个要求： 1）高输入阻抗。被提取的心电信号是不稳定的高内阻源的微弱信号，为了减少信号源内阻的影响，必须提高放大器输入阻抗。一般情况下，信号源的内阻为100kΩ，则放大器的输入阻抗应大于5MΩ。 2）高共模抑制比CMRR。人体所携带的工频干扰以及所测量的参数以外的生理作用的干扰，一般为共模干扰。前置级须采用CMRR高的差动放大形式，能减少共模干扰向差模干扰转化。共模抑制比应在80dB以上，最好高于100dB。 3）低噪声、低漂移。主要作用是对信号源的影响小，拾取信号的能力强，以及能够使输出稳定。 参数选择 a由于测量电极与生物体之间构成化学半电池而产生的直流电压，最大可达300mV，因此，生物电放大器的前级增益不能过大，避免放大到后级饱和失真，本电路选为β1=4。同时由于存在比较大的电极电压，导致工作点产生漂移。为使其不致偏移出放大器的线性工作区，要求前置放大器有宽的线性工作范围，以使心电信号不发生波形失真。 b由于信号源内阻可达几十K?、乃至几百K?，所以，生物电放大器的输入阻抗必须在几M?以上。故前级形式上采用A1、A2并联的高差动输入阻抗的放大电路，在理论上，若运放理想，因并联型差动放大器的输入阻抗为无穷大，使共模抑制比也无穷大；理论其共模抑制比与外围电阻的精度和阻值无关。 c实际差动放大电路的共模抑制比受到放大电路的闭环增益、外围电路电阻匹配精度以及放大器件本身的共模抑制比（CMRRD）等诸多因素的影响。 d除有源器件外，各回路的电阻均贡献噪声，而且与其在电路中的位置有关。与A1、A2端相连的R1、R2的噪声相对影响最大。在低噪声设计中除了认真选择低噪声类的电阻外，在有源器件的允许条件下，尽量选择低阻值的外回路电阻。前级总等效输入噪声电压与（1+2R2/R1）成反比，适当加大R2/R1值有利于降低噪声。实验表明，当（R2/R1）〈5时，噪声有明显的增加。 仪表放大器AD620 AD620是一种只用外部电阻就能设置放大倍数为1～1000的低功耗、高精度仪表放大器。尽管AD620由传统的三运放放大器发展规律而成的，但一些主要功能却优于三运放的仪表放大器设计，电源范围宽（2.3V~18V），设计体积小，功耗非常低（最大供电电流仅为1.3mA）。因而使用于低电压、低功耗