腦電信號提取與處理電路設(shè)計（打印版） - 圖文-

1、 本科生畢業(yè)論文(設(shè)計中文題目腦電信號提取與處理電路設(shè)計英文題目EEG extraction and the design of processing circuit學(xué)生姓名劉明亮班級信息12班學(xué)號52101213 學(xué)院通信工程學(xué)院專業(yè)信息工程指導(dǎo)教師陳萬忠職稱教授吉林大學(xué)學(xué)士學(xué)位論文(設(shè)計承諾書本人鄭重承諾:所呈交的學(xué)士學(xué)位畢業(yè)論文(設(shè)計,是本人在指導(dǎo)教師的指導(dǎo)下,獨立進行實驗、設(shè)計、調(diào)研等工作基礎(chǔ)上取得的成果。除文中已經(jīng)注明引用的內(nèi)容外,本論文(設(shè)計不包含任何其他個人或集體已經(jīng)發(fā)表或撰寫的作品成果。對本人實驗或設(shè)計中做出重要貢獻的個人或集體,均已在文中以明確的方式注明。本人完全意識到本承諾

2、書的法律結(jié)果由本人承擔。學(xué)士學(xué)位論文(設(shè)計作者簽名:年月日摘要摘要大腦作為人體最為神秘而強大的一個器官,我們能夠測到的腦電信號(EEG是由神經(jīng)細胞活動產(chǎn)生的頭皮表面電位變化,這種變化形成的生物電信號能夠在一定程度上反映大腦的情況。在頭部額頭部位或者發(fā)根處能夠獲得的腦電信號幅度很小,而且生物電信號的測量會受到周圍電磁因素的影響,如空間中的50 Hz工頻噪聲,高頻電子設(shè)備散發(fā)的電磁信號,以及測量電極的極化電壓都能對腦電信號造成較大的影響。所以,可以說腦電信號提取的核心問題便是怎樣有效地將淹沒在噪聲干擾中的腦電信號剝離出來。因此,本文做了如下的主要工作:1.設(shè)計了EEG信號提取過程中所需用到的前置放

3、大電路,放大電路以差動放大電路為原型進行改進具有高輸入阻抗的特點,能夠有效去除同源干擾,主要用于對腦電信號進行放大處理。2.考慮到腦電信號本身的低頻低幅度特性并且極易受到外界干擾的情況,在經(jīng)過前置放大電路對信號進行基本放大之后,為了避免噪聲信號也被放大,再以多級放大電路并濾波的方式對信號進行處理,設(shè)計了高、低通濾波器及工頻陷波器,不但能夠放大主要信號并濾除高、低、工頻噪聲,還保證了信號的有效性。3.在電路仿真部分,本文將局部電路和整體電路都分別在Multisim12軟件上進行仿真實驗,Multisim12上有豐富的虛擬電子設(shè)計所需的儀表和工具,使電路能夠方便地改進和檢測,仿真軟件的應(yīng)用大大方便

4、了電路設(shè)計以及元器件選型試驗,提高了設(shè)計效率。腦電信號通過本文如上設(shè)計的電路處理,能夠做到讓EEG信號幅度放大,而伴隨的噪聲信號被濾除或明顯抑制。關(guān)鍵詞腦電信號放大器濾波器陷波器Multisim仿真ABSTRACTABSTRACTBrain is one of the most important organs of our body , EEG is a change from the surface of our scalp which is caused by the potential changes induced neuronal activity , it is a reflec

5、tion of the state of our brain . When we collect EEG through the scalp ,it is very weak , biological signals are susceptible to environmental interference , 50 Hz frequency noise is widely exist in the space , high-frequency electronic devices emit electromagnetic signals and measuring the polarizat

6、ion of the electrodes can cause a large voltage on EEG . So , we can say the measure of EEG core issue is how to effectively spin-off EEG from the noise . Therefore, this paper made the following main tasks:1. We designed the preamplifier to improve the characteristics of EEG which has a high input

7、impedance , interference can be effectively removed homologous primarily for brain signal amplification process .2 . Taking their low frequency and low EEG amplitude characteristics and vulnerable to outside interference into account ,so ,after preamplifier basic amplifying the signal ,We designed m

8、ulti-stage amplifier circuit and high-and low -pass filter and frequency notch filter for the signal processing , not only to amplify the signal and filter out the main high , low frequency noise, but also ensure the validity of the signal.3. In the circuit emulation part, our circuit simulation exp

9、eriments were conducted on Multisim12 , Multisim12 has virtual instruments and tools for electronic design , the circuit can be easily improved and tested , simulation software greatly facilitate the application of circuit design and component selection trials to improve the design efficiency.When E

10、EG signal was processed by the circuit designed above , it is possible to do so that the EEG signal was amplified, while the accompanying noise signal is filtered or inhibited .Keywords EEG low-pass filter high-pass filter rap filter simulation目錄目錄第1章緒論 (11.1 本課題的研究背景和意義 (11.2 腦電技術(shù)發(fā)展及研究現(xiàn)狀 (21.3 本文的研

11、究內(nèi)容和結(jié)構(gòu)安排 (4第2章腦電方面基礎(chǔ)知識 (62.1 腦電信號的形成原理 (62.2 腦電信號的分類及特點 (62.3 腦電信號提取的電極連接方式 (72.4 實際測量安全性考量與設(shè)計 (92.5本章小結(jié) (10第3章EEG信號提取電路設(shè)計 (113.1 腦電信號提取電路的基本要求 (113.2 EEG信號測量電路總體設(shè)計 (113.3 電路中各部分的詳細設(shè)計及Multisim仿真 (123.3.1 EEG電極選取與放置 (133.3.2 前置放大電路設(shè)計及仿真 (143.3.3 高通濾波電路的設(shè)計和仿真 (203.3.4 EEG50Hz工頻干擾的去除 (213.3.5 低通濾波器設(shè)計和仿

12、真 (263.3.6 后級放大電路 (293.3.7 腦電信號提取電路整體仿真實驗 (303.4本章小結(jié) (36第4章總結(jié)與展望 (374.1 本文工作總結(jié) (374.2 未來研究工作的展望 (37致謝 (39參考文獻 (39附錄 (43第1章緒論1.1 本課題的研究背景和意義近些年來各方面工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)技術(shù)水平的提高,使得人們不再只是著眼于基本的物質(zhì)生活需求,而對于自身的生活質(zhì)量以及家人的身體健康問題投入更多的關(guān)心。在人體健康方面,作為整個人體的行動指揮部大腦健康也自然成為人們健康檢查項目中不可缺少的一個項目。但是,作為人體最為神秘而又復(fù)雜的神經(jīng)中樞器官,以及其處于頭部重要部位且全封閉的特殊性,

13、我們不能直接觀測或監(jiān)控并分析大腦的活動狀況,這就要依靠一定的科學(xué)技術(shù)和電子檢測手段。計算機電子仿真技術(shù)以及電子制造工藝水平的突飛猛進作為科學(xué)技術(shù)飛速發(fā)展中的一個典型推動力,使人類監(jiān)測并分析大腦活動狀態(tài)的期望變?yōu)楝F(xiàn)實。通過長期對于大腦活動時大腦皮層部位狀況的研究,人們發(fā)現(xiàn)有一種自發(fā)的電活動十分高頻率地出現(xiàn)于人類的大腦皮層中,經(jīng)過長期的試驗研究和理論總結(jié),人們又發(fā)現(xiàn)正是這種時常存在于大腦皮層中的電活動控制著人體的各種生理機能。這種電活動就是我們現(xiàn)在所說的腦電信號,腦電信號是隨時間變化而不斷變化的一種生物電位變化信號,用特制的電極置于頭部可以將腦電信號進行獲取,腦電圖就是把上一步驟采集到的信號記錄下

14、來形成的信號波圖(也被簡稱為EEG1。腦電活動是大腦生理功能的基礎(chǔ),而腦電圖記錄下的腦電信號波圖便能夠很反映人類大腦自發(fā)的電位活動,進而可以由此推斷并分析大腦的生理健康狀況。這種記錄人腦自發(fā)電位變化的方式和手段在臨床醫(yī)學(xué)的診斷上具有十分重大的意義,因為使用檢測人腦電信號的方式就可以很方便的對人體的大腦以及神經(jīng)系統(tǒng)可能患上的疾病進行及時的檢查診斷和治療。因此,人類腦電信號的研究對于今后的腦控科技進步方面是急需的,也是對于EEG應(yīng)用拓展這一新技術(shù)領(lǐng)域的探索。除了在身體健康檢查方面,腦電信號有著十分重要的作用,在未來的科學(xué)技術(shù)發(fā)展上面,它也是具有非常深遠的潛力的,腦電信號中包含著大腦發(fā)出的各種指令信

15、息,可以說是大腦思維的一種反應(yīng),對腦電信號進行精密地檢測獲取,進行詳細地算法分析是有可能從中破譯出人類思維意圖的,世界各國的相關(guān)研究所也正此方向上做著不懈的努力。腦機接口技術(shù)的發(fā)現(xiàn)對于眾多殘障人士來說是一個希望和福音,因為隨著仿生技術(shù)的發(fā)展,人造已經(jīng)基本可以完成人類原有肢體可完成的基本動作,但是假肢的智能化和可操控性并不十分理想。有了腦機接口技術(shù),人們就可以通過“大腦想一想”的方式,透過腦電波發(fā)送操控命令來控制機械肢體的動作,這使得肢體障礙的人們能夠更加方便地工作和生活。推而廣之,以腦電信號為基礎(chǔ)的腦機接口技術(shù),還可以有非常廣泛的應(yīng)用和發(fā)展,比如其非侵入式頭戴式腦電控制設(shè)備的誕生,可以使人們的

16、生活更加智能化;接入互聯(lián)網(wǎng),將設(shè)備檢測到的大腦健康信息傳送到醫(yī)院,即使不親身前往,也能做健康檢查,做到對自己的健康狀況了如指掌;也可以應(yīng)用到電子游戲領(lǐng)域,以及電影特技特效制作方面,將其優(yōu)點與腦電可操控性移植到游戲內(nèi),也能大幅度增強人們在游戲中的趣味性。這些方向都有著十分光明的前景,所以,當下對于腦電信號的研究是十分迫切和必要的。1.2 腦電技術(shù)發(fā)展及研究現(xiàn)狀掀開大腦功能或者工作原理的神秘面紗,是人們多年來的期盼和宏愿,這不僅是因為人類迫切想要探尋我們自己身體活動所蘊含的本質(zhì)和深層原理,則可能實現(xiàn)有目的地、有計劃地、有方法地慢慢提高或者改善我們控制自身思想活動或智力活動的能力,并且進一步了還能深

17、入了解到人類智能的根本,這對于目前人工智能領(lǐng)域的研究發(fā)展也有極大的推動作用。在十八世紀九十年代年加瓦尼發(fā)現(xiàn)了肌肉運動時會產(chǎn)生電活動的現(xiàn)象,這也是人類歷史上第一次發(fā)現(xiàn)生物電現(xiàn)象;隨后的十九世紀七十年代中期年,英國的一位科學(xué)家卡頓發(fā)現(xiàn)一個現(xiàn)象,他發(fā)現(xiàn)在動物的大腦進行活動的時候也能檢測到電信號的存在,并將這種記錄了下來;20世紀20年代末,又一位英國科學(xué)家漢斯伯格首先發(fā)表了對人類的腦電波的實驗分析報告,但卻因為當時的電子制造剛剛起步,制造的產(chǎn)品也比較簡陋,伯格先生當年使用的放大器也談不上精準,所以還是有相當一部分的讀者在讀過他的腦電波研究報告以后持懷疑態(tài)度的2,而后又經(jīng)過了五年,當時的科學(xué)家艾德里安

18、和馬修斯確經(jīng)過反復(fù)的實驗論證終于驗證了漢斯伯格的研究報告,從此腦電圖波存在的科學(xué)性終于得到了世界學(xué)術(shù)界的公認。經(jīng)過短暫兩年時間的發(fā)展,自二十世紀四十年代往后,腦電圖這一新興學(xué)科如雨后春筍般在大范圍的傳播和發(fā)展,尤其是在醫(yī)學(xué)方面的研究卓有成效。伴隨著電子產(chǎn)業(yè)技術(shù)的工藝不斷提高,腦電儀器所使用到的基本元器件的性能和精度得到很大提高,元器件的大小卻能降低,也使得腦電設(shè)備的大小不斷降低甚至達到可隨身攜帶的都是可以實現(xiàn)的。一、EEG的提取方式和標準多種多樣,不利于世界各國間的學(xué)術(shù)交流,因此,人們制定了一套記錄EEG的國際標準1020系統(tǒng)用來安放電極,對于EEG的研究逐漸深入,技術(shù)也不斷提高,人們也開始發(fā)

19、現(xiàn)尋常的16導(dǎo)腦電圖所能提供的信息量無法滿足目的需要,因此腦電圖儀再次升級,32導(dǎo)、64導(dǎo)、128導(dǎo)、256導(dǎo)的腦電儀器設(shè)備不斷涌出,記錄腦電的方式也由普通的紙筆記錄升級為數(shù)字記錄,計算機分析技術(shù)也被同步應(yīng)用到對于EEG的研究當中3。在EEG的研究上,美國等一些發(fā)達國家,目前走在該項技術(shù)的世界前列,他們的設(shè)備精度高,算法成熟高效,已經(jīng)有較多一部分研究已經(jīng)走出實驗室,服務(wù)于一些普通人的生活。腦電以及無線遙測腦電技術(shù)在19601970年代就已經(jīng)被開發(fā)主來應(yīng)用于航空航天領(lǐng)域,其民用級別產(chǎn)品也在九十年代后期發(fā)展起來3。此方面較為突出的研究代表應(yīng)是20世紀70年代在美國的Jacques等人做的關(guān)于腦電信

20、號驅(qū)動的較為簡易的通信系統(tǒng),達到了實現(xiàn)直接通過人腦來控制電腦鼠標做二維平面運動的功能,這是腦電信號的應(yīng)用型研究取得飛速發(fā)展的一個具體表現(xiàn)。隨著技術(shù)不斷發(fā)展,關(guān)于BCI的研究在世界各國掀起一陣狂潮,大家紛紛投入到這個新興項目的研究當中,所以在這一時期,BCI的研究水平和規(guī)模都有了較為迅速的提高,從上世紀九十年代中期開始低于六個研究小組,短短五年左右就已經(jīng)發(fā)展成超過了二十個。而如今,世界各國專門從事腦電EEG領(lǐng)域的研究小組數(shù)量已經(jīng)突破了百位。經(jīng)過人們不懈的鉆研探索,各種應(yīng)用腦電信號為主要條件制造的新產(chǎn)品新系統(tǒng)層出不窮。而這些系統(tǒng)的原理,都是通過使用從頭部皮層采集的腦電信號或者大腦皮層的神經(jīng)電信號經(jīng)

21、過放大并通過A/D轉(zhuǎn)換接入計算機來,以此作為行為命令,指揮電腦鼠標運動,選擇文字和圖片,并且還可以用來控制神經(jīng)裝置或者操控飛行模擬機等。在我國,自從上個世紀八十年代末期,我們才開始自行研制并順利地把計算機分析技術(shù)應(yīng)用于EEG的研究當中,就是把EEG信號通過前置放大器采集,再進行濾波處理最后經(jīng)過A/D數(shù)模轉(zhuǎn)換器轉(zhuǎn)變成數(shù)字信號,經(jīng)過數(shù)字化處理之后的信號便能夠被計算機識別,從而利用計算機分析技術(shù)對信號加以處理。九十年代初期,我國市場上便開始出現(xiàn)一些級計算機為主體,加上前置信號放大器的數(shù)字化EEG處理儀器,類似于這樣的組合也是當前的EEG設(shè)備的主要特點。不過,當時生產(chǎn)的前置放大器比較粗糙功能也比較簡單

22、,無法替代純硬件的腦電圖儀。經(jīng)過近二十年的發(fā)展,現(xiàn)在的電子制造工藝飛速提高,前置放大器的性能大幅提升,功能也越來越豐富。以此為基礎(chǔ),越來越多的不同型號的數(shù)字化腦電圖儀器在市場上涌現(xiàn)出來,較為具有代表性的公司有:北京的新拓公司、上海諾誠電氣有限公司、太陽公司等的數(shù)字化EEG檢測設(shè)備。新的產(chǎn)品傳承了曾經(jīng)EEG圖儀的一般功能,并在此基礎(chǔ)上順應(yīng)計算機科學(xué)的進步并加以利用,用計算機代替人力的方式處理信號,從而大大提高了對于EEG信號的處理效率。1.3 本文的研究內(nèi)容和結(jié)構(gòu)安排一般而言,腦電信號的幅度只在微伏級,約2100V ,頻率也很低,主要信號只在0.545Hz 范圍4,由于腦電采集系統(tǒng)的硬件自身因素

23、和外界條件影響,測得的腦電信號會受到內(nèi)外因素的很大干擾。比如電子測量當中普遍存在的強烈的工頻干擾,還有在對腦電信號進行放大的時候,測量電極產(chǎn)生的極化電壓以及其他高頻干擾信號也會隨之被放大5。本文的主要任務(wù)就是針對這些干擾信號設(shè)計相應(yīng)的解決方案,設(shè)計一個腦電信號提取電路以減少噪聲及其他干擾對于主體EEG 信號的干擾,并對采集到的信號進行放大,能夠在示波器上進行觀察其變化。本文設(shè)計的腦電信號提取電路,主要由下面的部分構(gòu)成:圖1-1 電路設(shè)計框架圖(1查閱前人資料,根據(jù)大腦腦電信號測量的需求,選取合適的電極以及導(dǎo)聯(lián)方法;(2設(shè)計并選取合適的放大器,組成前置級放大電路并對放大電路的放大性能進行Mult

24、isim 軟件仿真,并驗查放大參數(shù); (3設(shè)計了高低通濾波器,用以濾除采集腦電信號時混入的高頻噪聲干擾和低頻直流分量,進行Multisim 軟件仿真,驗證濾波器的參數(shù)性能;(4設(shè)計了50Hz 工頻陷波器,用以去除測量電路中不可避免地混入的工頻噪聲干擾6,然后對工頻陷波器進行電路仿真,確定其參數(shù)性能達到設(shè)計需求;(5設(shè)計后級放大電路,對前面采集并預(yù)處理過的腦電信號進行再次放大,以達到能被示波器識別到的程度;(6將設(shè)計的每一部分電路進行連接,模擬一個初始的與腦電信號相近幅度和頻率的信號接入電路,檢測電路整體的功能,驗證其整體功能。EEG 采 集 電 極 前 置 放 大 電 路 高 通 濾 波 器

25、50 Hz 陷 波 器 低 通 濾 波 器 后 級 放 大 電 路論文章節(jié)內(nèi)容安排如下所示:第一章緒論,主要介紹一下論文的研究背景和研究意義,以及腦電信號的發(fā)展和國內(nèi)外的研究現(xiàn)狀,并簡略闡述了一下畢設(shè)的主要設(shè)計任務(wù)。第二章主要研究了腦點信號的產(chǎn)生原理極其特點,并對幾個典型的腦電信號進行頻率和幅度的比較分析,以及在不同狀態(tài)下產(chǎn)生的腦電信號與狀態(tài)的聯(lián)系。第三章主要介紹了腦電信號提取電路的設(shè)計要求,以及各個元器件的選擇及在Multisim軟件中的仿真分析。第四章對論文做了一個總結(jié),并對后續(xù)工作以及研究遠景進行展望。第2章腦電方面基礎(chǔ)知識2.1 腦電信號的形成原理大腦是人體的神經(jīng)中樞,它處理信息的能力

26、超級強大,但卻離不開組成它的一個個神經(jīng)細胞的辛勤工作,神經(jīng)細胞也就是神經(jīng)元7。神經(jīng)元是比較特異的細胞,它的外形不同于一般的組織細胞,有著很長的胞體凸起以及含包著核信息的細胞胞體。神經(jīng)元的胞體能夠生出大量樹枝狀突起,這些樹狀突起還能夠繼續(xù)向下級分散并細化,在每個突起的末端分支上還會有更小的尖細突起,這便是與其他神經(jīng)元進行有機連接的連接點。從功能意義上來看,樹突是神經(jīng)信息的受體,信息經(jīng)過胞體綜合然后傳向下一級8。腦中的電場應(yīng)當達到一定強度才可以在頭部測量出,這就使得EEG的形成應(yīng)當滿足兩個條件:(1數(shù)量眾多的居于大腦表面的神經(jīng)元按照一定的規(guī)律排列在一起形成了大腦皮層,從大腦皮層記錄到的電位是眾多神

27、經(jīng)元活動所形成的電場總和,所以有眾多神經(jīng)元同時興奮或者同時抑制的結(jié)果才可以形成節(jié)律性的腦電信號,隨著同步化程度的增高腦電信號幅度也會隨之增高,否則會減小,二者成正相關(guān)關(guān)系;(2每個神經(jīng)元的朝向位置應(yīng)該基本朝著同一方向,這樣是為了保障神經(jīng)沖動的傳導(dǎo)方向也能保持一致,使得產(chǎn)生的電場不會因為相互作用而偏移,否則將無法形成足夠強電場強度9。2.2 腦電信號的分類及特點測量電極在頭部表皮測得的電位變化被稱為腦電信號,而使用侵入式的電極(即通過手術(shù)方式將頭骨開口,伸入電極置于大腦皮層,電極在頭骨內(nèi)能夠測得的大腦皮層表面的電位變化,我們將這種方式測量得到的信號叫做皮層腦電,從原理分析上可以看出,頭皮腦電信號

28、就是大腦皮層腦電經(jīng)過頭部組織形成的濾波器進行低通濾波后的腦電信號。對于腦電波的形成原理,流傳著各種不同的說法,有一種較為普遍的觀點認為,僅僅改變某一個細胞的位于突觸后面的電位,是不會影響到皮層表面的電位的10。又經(jīng)過了較為深入的研究和經(jīng)驗總結(jié),人們開始發(fā)現(xiàn)了一個新的現(xiàn)象,那就是腦電波的形成不僅僅與大腦皮層的電位活動相關(guān),還與大腦更為深層的部位的活動有著十分緊密的聯(lián)系。根據(jù)腦電波的不同特點和出現(xiàn)情況,下面用表格1(見附錄來介紹以下常見的一些腦電信號及其波形特征: 圖2-1 幾個典型腦電信號波形圖2.3 腦電信號提取的電極連接方式根據(jù)測量腦電信號的電極貼放方式的不同,EEG圖譜也有幾種不同的分類1

29、1,它們分別是頭皮EEG、深部EEG和皮層EEG等。但是因為皮層EEG、深部EEG都是要以手術(shù)的方式打開頭骨或者在頭骨處鉆孔,然后把測量電極探入頭顱內(nèi)才能測量到腦電信號的,一種侵入式的對人體會造成損傷的測量方式,因為這樣的原因也被一般的患者和家屬所擔心,所以一般醫(yī)院在對病患進行常規(guī)EEG檢查的時候,都會采用EEG頭皮外檢測的檢查方法。我們常說的頭皮EEG其實就是是在我們的大腦內(nèi)部時刻進行著的神經(jīng)元活動所會釋放的電信號引起,這些電信號總體產(chǎn)生的總電場然后再經(jīng)過頭部人體組織傳導(dǎo)后在頭皮上形成的整體電位。EEG信號的提取通常是使用特制的生物電信號傳感器置在頭皮上,然后從頭上進行直接測量。因為腦電信號

30、的信號幅度十分微小,只有一伏的百萬分之一大小,為了完成對腦電信號的特性分析、通過一定的方式把它的特點記錄下來、再通過一定的方法把它再次還原呈現(xiàn),第一步就應(yīng)該將從人體頭皮提取的微弱的原始生物電信號通過放大器擴大到一定的強度,這樣才能達到A/D轉(zhuǎn)換器的幅值識別范圍,可以把原始的模擬型腦電信號轉(zhuǎn)化為數(shù)字信號,轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號以后就能使用計算機設(shè)備進行分析和處理,又因為腦電信號的采集不能始終在屏蔽室里進行,這就會不可避免的受到來自外部環(huán)境的一些干擾,故而需要對EEG信號的放大裝置進行一些特殊設(shè)計來應(yīng)對這樣的情況,較為常用的做法是使用差分輸入的的放大器來進行放大,因為人體腦電信號測量時有較高的內(nèi)阻,所以這

31、種放大器還要具有很高的輸入阻抗以及低噪聲的特點3,后續(xù)部分可采用高低通濾波、陷波去除工頻干擾等方法提高電路的共模抑制比的等方法以提取較為理想保真度較高的腦電信號。從連接方式上進行分類,腦電圖機的導(dǎo)聯(lián)方式可以有以下兩種分類方法:【1】單極導(dǎo)聯(lián)法就是把主要測量腦電信號的測量電極放在頭部測量點上,然后通過帶有屏蔽層的導(dǎo)線連接到前置放大器的輸入口上12;同時把無關(guān)電極(無關(guān)電極的鏈接可以用一個小夾子,方便固定且不易脫落置于耳垂,再通過帶有屏蔽層的導(dǎo)線接入放大器的另一端。其基本連接方式如圖2-2所示 圖2-2 單極導(dǎo)聯(lián)基本連接圖【2】雙極導(dǎo)聯(lián)法就是不使用連接耳垂或鼻尖等其他無明顯生物腦電信號反應(yīng)的部位作

32、參考電極,而是將同一放大系統(tǒng)的兩個輸入端都連接到頭皮上的較為接近的點作測量點的方法。這種連接方法使得信號經(jīng)過放大器以后兩端信號作差,得到的結(jié)果的是兩個電極部位測量點間EEG 信號差異,也就是說若兩電極原本在各自做有參考電極點測量時顯示的結(jié)果基本相同,那么他們在共同作為同一個放大器的兩個輸入信號時記錄到的電位差異便為零,所以能夠很大程度地降低干還能夠避免無關(guān)電極影響造成的誤差,這是雙極導(dǎo)聯(lián)的優(yōu)點。然而,若是雙極導(dǎo)聯(lián)的兩個輸入信號初始端的測量電極間距過于接近,那么從距離測量點較遠位置傳遞而來的腦電信號就會被兩個測量電極,因為距離遠,不同位置較為細節(jié)的差異損耗掉,傳到電極接近位置時信號被記錄,但是這

33、兩個信號的特點會基本相仿,所以也會造成結(jié)做差比較時的差值極小且結(jié)果不能穩(wěn)定,因此兩電極間的距離應(yīng)保持在一定距離以上,經(jīng)過長期的實驗測量得出一個較好的經(jīng)驗,0.03m0.06m的間距是合適的,而這種測量點間的距離要求也成為了雙極導(dǎo)聯(lián)的缺點。 圖2-3 雙極導(dǎo)聯(lián)基本連接圖2.4 實際測量安全性考量與設(shè)計本文所研究的腦電信號提取的電路是針對人體進行測量和信號數(shù)據(jù)采集的,因此所選器件及所設(shè)計的電路應(yīng)當滿足實現(xiàn)保障被測者身體安全的前提條件下,再來滿足測量性能和精度上的要求。要做到測量對人體安全且沒有副作用,就選擇頭皮腦電圖的測量方法,這種測量方法是完全非侵入式的,對人體沒有任何損害,也不會對人體造成創(chuàng)傷

34、感染,因此是極佳的選擇方案。選取測量生物電信號特制的電極放置在頭皮進行作為傳感器作為原始腦電信號的提取,再把這最初得到的信號進行多級放大電路的放大和濾波去噪處理便可以得到我們所需要的腦電信號。另外,腦電設(shè)備從設(shè)計到生產(chǎn)制造各方面的出發(fā)點都是要以人為本,因為最終都是要用于服務(wù)人群的,實驗安全方面考慮的再精細都不為過,所以整個測量系統(tǒng)考慮使用電池供電,既可以保障整個的電路的安全性,避免人體遭受過大電壓的意外電擊,也能降低整個電路自身產(chǎn)生的交流信號干擾。2.5本章小結(jié)本章首先介紹了腦電信號的來源,并對腦電信號的產(chǎn)生原理進行了簡要的闡述和分析,又對常見的幾種腦電信號的特征以表格的形式進行分析和總結(jié),為

35、接下來腦電信號提取電路的設(shè)計提供了依據(jù),然后又對腦電信號測量的電極導(dǎo)聯(lián)方式作了介紹,這是后面電路設(shè)計部分的基礎(chǔ)。第3章EEG信號提取電路設(shè)計3.1 腦電信號提取電路的基本要求前面的章節(jié)中已經(jīng)介紹過,腦電信號的特點大概可以總結(jié)為三個:一是低頻,因為腦電信號的主要頻率范圍在0.5-40Hz;二是微小,EEG信號的幅度一般在2-150V,約是1V的百萬分之一;三是EEG信號的測量是從皮膚上測得,因為頭皮、毛發(fā)、血液等不同人體組織間隔在信號源與測量電極中間,會造成信號源阻抗高的情況,可能的干擾有許多,比如通過人體的干擾電流、通過放大器的干擾電流、通過信號測量線的干擾電流、電磁引起的干擾、高頻噪聲的干擾

36、、共模干擾等。所以整個測量系統(tǒng)應(yīng)當具有生物電極傳感器用以獲取初始的頭皮腦電信號,然后因為腦電信號過于微小,應(yīng)當對其進行超大倍數(shù)的放大,為了避免放大引起的失真以及能夠?qū)烊氲脑肼曅盘栠M行處理,系統(tǒng)應(yīng)當采用多級放大系統(tǒng),并在適當位置添加高低通濾波器以及陷波器對信號進行多級處理。腦電信號只有100V左右,所以電路的整體放大倍數(shù)應(yīng)當達到15000-20000倍,才能使信號具有較好的可觀測性。由于頭皮腦電是具有較高內(nèi)阻的信號源,故而放大器應(yīng)當選擇具有較高輸入阻抗的放大器。而且各電路元器件應(yīng)當具有較低的功耗,這樣才有利于長期的工作。3.2 EEG信號測量電路總體設(shè)計人體頭皮腦電信號是一種非常微弱的人體生物

37、電信號,其幅度十分微小,一般也只在數(shù)微伏至一百五十微伏之間,頻率一般在0.5-40Hz范圍。又因為人體包含骨骼、肌肉、體液等多種組織成分,是一個相當復(fù)雜的不良導(dǎo)體,所以能夠捕捉到的有用腦電信號的通常是在30赫茲以下的頻率范圍,而且通過頭皮腦電電極所提取到的腦電信號峰峰值一般也只在微伏級。所以,應(yīng)當對測量所用的腦電電極進行篩選,并且能捕捉到的原始腦電信號進行放大處理,并進行濾波和去噪,這樣才能獲得良好的腦電信號為后續(xù)的信號分析和處理提供較高的可靠性。本文所設(shè)計的腦電信號提取電路主要由以的幾個部分構(gòu)成:1.頭皮腦電信號采集電極,把提取到的腦電信號輸送到前置放大器的輸入端,前置放大器的初級放大電路采

38、用同相差動放大,輸入端一端連接活動電極放置在頭皮,另一端作為參考電極放置在耳垂處,經(jīng)過初級放大之后整體放大倍數(shù)約為2000倍;2.再進一步對信號進行濾波處理,首先接入一個高通濾波器,其截止頻率大約設(shè)為0.3Hz (因為腦電信號一般在0.5Hz 以上,高通濾波器能夠保障讓有用的腦電信號通過,濾除低頻直流分量造成的干擾;3.由于測量過程中不可避免的會混入50Hz 工頻干擾,所以本文設(shè)計了一個50Hz 陷波器,用以濾除工頻干擾,并在之后連接一個低通濾波器將濾除除了50Hz 以外的100Hz 、150Hz 等頻率的干擾,他們的幅值比50Hz 工頻干擾小,但是前面經(jīng)過系統(tǒng)的放大數(shù)千倍,干擾依然會十分嚴重

39、,所以不能忽視;4.設(shè)計一個后級放大電路,因為只有前面的前置放大電路,對于信號的放大強度是不能滿足要求的,再添加一個后級放大電路是有必要的。整個電路的各個子電路的結(jié)構(gòu)示意圖如下:圖3-1 模擬腦電信號處理電路結(jié)構(gòu)圖3.3 電路中各部分的詳細設(shè)計及Multisim 仿真Multisim 軟件介紹:Multisim 是美國國家儀器(NI 有限公司推出的以Windows 為基礎(chǔ)的仿真工具,適用于板級的模擬/數(shù)字電路板的設(shè)計工作。它包含了電路原理圖的圖形輸入、電路硬件描述語言輸入方式,具有豐富的仿真分析能力。程師們可以使用Multisim 交互式地搭建電路原理圖,并對電路進行仿真。Multisim 提

40、煉了SPICE 仿真的復(fù)雜內(nèi)容,這樣工程師無需懂得深入的SPICE 技術(shù)就可以很快地進行捕獲、仿真和分析新的設(shè)計,這也使其更適合電子學(xué)教育。通過Multisim 和虛擬儀器技術(shù),PCB 設(shè)計工程師和電子學(xué)教育工作者可以完成從理EEG 采 集 電 極 前 置 放 大 電 路 高 通 濾 波 器 50 Hz 陷 波 器 低 通 濾 波 器 后 級 放 大 電 路論到原理圖捕獲與仿真再到原型設(shè)計和測試這樣一個完整的綜合設(shè)計流程。 圖3-2 Multisim軟件截圖3.3.1 EEG電極選取與放置人體生物電信號的采集必須應(yīng)用到電極,有了電極的引導(dǎo)才能把電信號從人體中成功提取,但是因為大腦的腦電信號是一

41、種十分微弱的低頻生物電信號,特別容易受到外界電磁環(huán)境的影響以及干擾,所以對于電極的種類選取還有位置放置都有甚為重要的影響,電極的種類臨床用于常規(guī)腦電圖記錄的電極有一下幾種:(1柱狀電極:又稱橋式電極,電極一端垂直與頭皮接觸,另一端連接一個直角支架形成橋式結(jié)構(gòu),用特制的彈性膠帶電極帽固定在橋的橫梁上。常用于短程的普通腦電圖記錄,優(yōu)點是安裝方便快捷,缺點是病人只能取安靜座位記錄,稍有活動電極就容易脫落。(2盤狀電極:為直徑7mm左右的圓盤形電極,接觸頭皮一側(cè)的中間向外凹陷并有孔,用于注入導(dǎo)電膏。如做短時間記錄,可用導(dǎo)電膏固定電極,但很容意脫落。也可用火棉膠將電極固定在頭皮,優(yōu)點是牢固,不易脫落,病

42、人可以臥位記錄,適合于睡眠記錄,長城記錄及對不合作的兒童記錄;缺點是安裝及取下電極均費時費力。(3針電極:用針尖裸露而針體絕緣的銀針刺入頭皮記錄,雖然操作簡單且電阻小,但給病人造成疼痛,并容易引起感染。因此在常規(guī)頭皮腦電圖記錄中不提倡使用。偶可用于昏迷病人的頭皮記錄,此時病人疼痛感覺多減退或消失,且在監(jiān)護室內(nèi)有各種儀器的干擾,需要在最短時間內(nèi)獲得有效記錄,使用時應(yīng)注意前后平行排列針電極,排列混亂可造成認為的波幅不對稱和波形畸變13。(4耳電極:常用彈簧夾固定的盤狀電極或螺旋式電極,將電極固定在耳垂。也可用膠布直接將盤狀電極固定在耳垂。(5特殊部位的電極:如蝶骨電極或眶頂電極。短視記錄可采用針電

43、極刺入有關(guān)部位;如需長程監(jiān)測,可使用前端呈小球型的銀質(zhì)軟電極,連接非常細而軟的導(dǎo)線,導(dǎo)線上套以硅膠管,局部麻醉后用套管針送至欲記錄的部位,然后抽出導(dǎo)管,用無菌紗布和膠帶固定在頰部。頭皮與電極之間相互移動時可產(chǎn)生電荷引起干擾,解決方法是使用銀-氯化銀電極,并在頭皮與電極之間使用膠凍狀的導(dǎo)電膏或生理鹽水等導(dǎo)電物質(zhì),減少電極與頭皮的摩擦。綜上所述,還為了防止可能出現(xiàn)的基線漂移問題,本文選取柱狀銀AgCl材質(zhì)制成的電極和耳電極作為單極導(dǎo)聯(lián)法的兩個輸入電極,用以提高極化電壓的穩(wěn)定性,位置選取頭部額頭位置沒有頭發(fā)干擾的位置,能夠較為牢固地固定電極并獲得較為穩(wěn)定的腦電信號。3.3.2 前置放大電路設(shè)計及仿真

44、對比心電信號分析可以知道,腦電信號比心電信號更加微弱,所以說腦電信號有著相當高的信號源阻抗14,所以在選取放大器的時候應(yīng)當考慮它的阻抗方面的特性能否滿足要求,在我們的電路設(shè)計中需要放大器有高輸入阻抗3。在此電路中我們采用的是鍍銀電極將人體內(nèi)原本的離子導(dǎo)電轉(zhuǎn)化為電子導(dǎo)電,也有一定的弊端就是電極的一特性也會對放大器的共模抑制比、噪聲、以及頻率失真等問題造成影響。金屬片在接觸人體皮膚后,金屬電極與皮膚下層的組織液發(fā)生電化學(xué)反應(yīng),在測量電極接觸人體后,金屬電極和人體之間帶電粒子會有一定的定向運動,從而會產(chǎn)生電位差,這種方式產(chǎn)生的電位差很小,但是相對于微伏級的腦電信號來說這種差值已經(jīng)是腦電信號幾百上千倍

45、,所以這種來自于極化電壓間的干擾在設(shè)計電路時必須要考慮將其去除。在測量時,人體所帶有的工頻干擾以及其他生物電信號如肌電信號,眼電信號,心電信號等也會對測量結(jié)果造成不小的影響,因此在設(shè)計前置放大電路時,本文選擇差動放大電路。在選取放大器時,共模抑制比(CMRR是該器件的主要指標,對于要測量的腦電信號來講,要求放大器的CMRR應(yīng)當在120dB以上。綜上,我們選擇同相并聯(lián)差動放大電路作為前置放大電路的雛形,基礎(chǔ)電路圖如下: 圖3-3 同相并聯(lián)差動放大電路上圖中,結(jié)合測量腦電信號的實際需要,把A1和A2共同組成了同相并聯(lián)輸入模式的真?zhèn)€前置放大器的第一級放大部分,這樣做的目的是為了提高放大器的輸入內(nèi)阻,

46、然后的A3放大器作為差動放大的主體部分,作為整個前置放大電路的第二級放大。當然對于實際的測量,還要對該電路進行進一步的細化和改進,包括放大器的適當選取和極化電壓的去除。關(guān)于放大器的選擇,本文選取低功耗型運算放大器:顧名思義,是指該運放正常工作時所消耗的功率比普通運放低,低功耗集成運算放大器工作時的電流非常小,電源電壓也很低,整個運算放大器的功耗僅為幾十微瓦,對于提高電路效率有莫大的幫助,這類集成運算放大器在便攜式電子產(chǎn)品中有很高的使用率。常見的低功耗型運算放大器有TI公司的OPA2244、TLC2252,NS公司的LMC6041/6042等等。TLC2252是TI公司設(shè)計制造的雙路運算放大器,

47、滿電源電壓幅度輸出性能,各方面性能優(yōu)于CMOS運放,其每一放大器僅需要35uA的電源電流,具有很好的低電平電壓噪聲抑制能力,它呈現(xiàn)出高輸入阻抗,能很好地適用于高阻電源,而且,其共模輸入電壓范圍比通常標準的CMOS型放大器更寬,再加上它的溫度性能,這一系列性能使得它能廣泛應(yīng)用于各個領(lǐng)域中,比如溫度控制、遠程壓力傳感器、加速計、手持儀表等等。下圖是TLC2252的封裝形式: 圖3-4 TLC2252封裝圖它的特點如下:(1:輸出擺幅包括兩個電源電壓(可達到滿電源電壓。(2:低噪聲(頻率1kHZ時為19nV/HZ。(3:輸入偏置電流低(典型值為1pA。(4:單電源和分享電源都能達到所有規(guī)定的技術(shù)指標

48、。(5:共模輸入電壓范圍包含負電源電壓(典型值為每個通道35uA。(6:低輸入失調(diào)電壓(25時TLC2252A最大為850uA。由上面的資料可以看出,TLC2252的低功耗和高輸入阻抗的特點滿足本文對于腦電信號放大器A1,A2的要求。對于差動放大器A3,查閱差動放大器的相關(guān)使用手冊,AD620較為滿足本文對于差動放大器的選擇要求,AD620的各項介紹如下:AD620是一款低成本、高精度儀表放大器,僅需要一個外部電阻來設(shè)置增益,增益范圍為1至1000。此外,AD620采用8引腳SOIC和DIP封裝,尺寸小于分立式設(shè)計,并且功耗較低(最大電源電流僅1.3 mA,因此非常適合電池供電的便攜式(或遠程

49、應(yīng)用。AD620具有高精度(最大非線性度40 ppm、低失調(diào)電壓(最大50 V和低失調(diào)漂移(最大0.6 V/°C特性,是電子秤和傳感器接口等精密數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)的理想之選。它還具有低噪聲、低輸入偏置電流和低功耗特性,使之非常適合ECG和無創(chuàng)血壓監(jiān)測儀等醫(yī)療應(yīng)用。由于其輸入級采用Supereta處理,因此可以實現(xiàn)最大1.0 nA的低輸入偏置電流。AD620在1 kHz 時具有9 nV/Hz的低輸入電壓噪聲,在0.1 Hz至10 Hz頻帶內(nèi)的噪聲峰峰值為0.28V,輸入電流噪聲為0.1 pA/ Hz,因而作為前置放大器使用效果很好。同時,AD620的0.01%建立時間為15s,非常適合多路復(fù)

50、用應(yīng)用;而且成本很低,足以實現(xiàn)每通道一個儀表放大器的設(shè)計。AD620 由傳統(tǒng)的三運算放大器發(fā)展而成, 但一些主要性能卻優(yōu)于三運算放大器構(gòu)成的儀表放大器的設(shè)計, 如電源范圍寬(±2. 3±18 V , 設(shè)計體積小, 功耗非常低(最大供電電流僅1. 3 mA , 因而適用于低電壓、低功耗的應(yīng)用場合。AD620 的單片結(jié)構(gòu)和激光晶體調(diào)整, 允許電路元件緊密匹配和跟蹤, 從而保證電路固有的高性能。AD620 為三運放集成的儀表放大器結(jié)構(gòu), 為保護增益控制的高精度, 其輸入端的三極管提供簡單的差分雙極輸入, 并采用工藝獲得更低的輸入偏置電流, 通過輸入級內(nèi)部運放的反饋, 保持輸入三極

51、管的集電極電流恒定, 并使輸入電壓加到外部增益控制電阻RG上。AD620 的兩個內(nèi)部增益電阻為24. 7 k , 因而增益方程式為G =49.4 k/R G + 1對于所需的增益, 則外部控制電阻值為:R G =49.4/(G - 1k其原理圖和引腳圖如下: 圖3-5 AD620原理圖 圖3-6 AD620引腳配制框圖結(jié)合上面的前置放大電路的總體設(shè)計和具體元器件選擇,我們可以在Multisim 上搭建仿真電路圖如下 圖3-6 前置放大電路Multisim 仿真圖在圖3-6中,對同相并聯(lián)差動放大電路進行了改進,在圖3-3的的基礎(chǔ)上添加了電容C1,C2用來去除極化電壓的干擾,由差動放大電路的原型可

52、以知道,第一級放大電路的電壓增益為:12d 31+R R A R +=,結(jié)合電路中的實際電阻值,R1=R2=50k,R3=1k,則第一級放大增益為101dB。前置放大電路中的第二級放大為AD620放大,由其元器件說明可知其增益方程式為:G =49.4 k/R G + 1將電路中實際使用的電阻阻值2.6k代入上面的方程式可得G=20dB,即差動放大器AD620此時的增益為20dB。聯(lián)合第一二級放大電路,則整個前置放大電路的放大倍數(shù)為101*20=2020,前置放大電路整體對輸入信號放大兩千倍左右。 圖3-7 前置放大電路示波器顯示圖在本仿真實驗中,采用10V ,30Hz 的交流信號來模擬腦電信號

53、,在AD620的輸出端用雙蹤示波器測量輸出幅度,在該示波器中T1是藍色線,測量同道A 的幅度為1.058V ,此時刻通道B 上的幅度為21.718mV ,而通道B 測量的是AD620的輸出信號,同道A 測量的是輸入進AD620的輸入信號幅度,兩相比較則可確定AD620的放大倍數(shù)約為20倍是可靠的,模擬腦電信號的交流信號源的原始幅度為10V ,則整個前置放大電路的放大倍數(shù)達到2000倍左右是符合要求的。3.3.3 高通濾波電路的設(shè)計和仿真在前置放大電路中第一級放大電路和第二級放大電路中添加了高通濾波隔離直流電路,在前置放大電路中的電路如下圖3-8所示其中510R M =,1 3.18C F =,

54、根據(jù)公式 12f RC =,可以計算得出截止頻率f=0.05Hz ,這樣就可以濾除信號中低于0.05Hz 的無用成分,而且隔離了其中的直流信號噪聲。因為在第一第二級放大電路之中內(nèi)嵌了一階RC 高通濾波器,已經(jīng)濾除了低于0.05Hz 的低頻直流分量,但是腦電信號的主要頻率為0.5-40Hz ,為了保障主要腦電信號頻率不被濾除,可以再接一個二階高通濾波器來設(shè)定其截止頻率低于0.5Hz 約為0.3Hz14,其原理圖如下圖所示: 圖3-8 一階高通濾波隔直電路 圖3-9 二階高通濾波器原理圖在本文中為使二階高通濾波器的截止頻率達到約0.3Hz ,設(shè)計電路圖如下,并在仿真軟件中進行仿真實驗,驗證其參數(shù)和

55、截止頻率。 圖3-10 二階高通濾波電路在Multisim中的仿真用波特測試儀測得該電路中的幅頻特性曲線如下圖所示,經(jīng)過移動掃描線到拐點,可以看出該設(shè)計得到的高通濾波器的截止頻率約為294.207mHz,十分接近設(shè)計預(yù)期的0.3Hz,故而可以滿足要求。 圖3-11 高通濾波器Multisim仿真結(jié)果圖3.3.4 EEG50Hz工頻干擾的去除在中國,最廣泛使用的照明用電電壓的頻率是50Hz,而交流電信號則會以電磁波的形式對一些電子測量工作噪聲干擾,這種干擾通常被我們稱作工頻干擾。對于一些較為精細的電氣設(shè)備以及電子設(shè)備,工頻干擾會造成較多不可忽略的影響,因此在電子儀器或者測量設(shè)備在設(shè)計的時候就應(yīng)當

56、考慮加入去除工頻噪聲干擾的部分,這樣能夠提高電子儀器設(shè)備自身抵抗其他外來信號干擾的能力,保障自身測量的主要信息的真實準確性。所以,在我們設(shè)計的腦電信號提取電路中,也應(yīng)當加入50Hz工頻干擾去除電路。在本文的電路設(shè)計當中,腦電信號提取電路的前置放大電路是整個電路的主要部分,而在市面上眾多的腦電信號測量設(shè)備當中,使用儀表放大或者多級運算放大器組成一些差分放大電路方式是較為廣泛的選擇,因為此類電路可以在輸入端有著很高的輸入阻抗,恰好符合生物電信號信號源高內(nèi)阻的情況,并且差分放大電路的電路特性也決定了其對于輸入部分具有較強的抑制共模干擾的能力,同時也使信噪比得到大大提高。作為生物電信號測量來講,外部環(huán)

57、境帶來的干擾一直是普遍存在的,而且不僅僅存在共模干擾,還時刻伴隨著各種空間磁場和電磁輻射所帶來的其他差模干擾等,這些干擾的主要頻率就是在50Hz左右。經(jīng)過對于其他國家以及國內(nèi)市場現(xiàn)有的EEG檢測系統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)搜索調(diào)查分析,可以發(fā)現(xiàn)較為傳統(tǒng)的抗干擾辦法是組歌干擾源,并且使用能夠很好地屏蔽信號干擾的屏蔽室進行腦電信號檢測,廣大地腦電檢測研究者們也都努力地在前置級放大電路中投入更多精力來提高這一重要部分的技術(shù)水平。但是,這些隔離措施比如屏蔽室、光電隔離電路、隔離放大器等方法在實際使用中成本占據(jù)太多的研究經(jīng)費,并且各類不同的器件不可能做到完全地對稱,慢慢地也在實際研究中發(fā)現(xiàn)了這樣的問題,此類抑制干擾的方法

58、并不能完全有效的解決問題。為了較為有效的解決這個問題,世界各國的EEG設(shè)備制造商在其產(chǎn)品中添加了40Hz低通濾波器,此方法較為巧妙地精簡了電路,也在去除50Hz工頻干擾方面起到了一定的作用。但這類方法也存在了一定的弊端,就是會使40Hz-100Hz的也許實際存在的腦電信號頻率(但是目前還沒有被認識到不能被檢測到。綜上考慮,本文在研究去除50Hz工頻干擾的設(shè)計中選擇使用50Hz有源雙T帶阻濾波器15。本文設(shè)計的濾波器主要用于消除工頻干擾信號,將由前置放大電路和高通濾波器輸出的被放大后的腦電信號經(jīng)過過濾而得到特定頻率的頻點以外的頻率。帶阻濾波器是為了限制50Hz頻率的信號通過,所以又可以叫做50Hz工頻陷波器。16下圖是二階有源帶阻濾波器的設(shè)計圖: 圖3-12 二階有源帶阻濾波器的設(shè)計圖如上圖所示的50 Hz 陷波電路可以拆分為兩部分來看,第一部是由放大器和電阻,電容組成的多重反饋有源帶通濾波器;第二部分是由放大