基于高输入阻抗放大器的EEG传感器设计.pdf

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1、82传感器与微系统(TransducerandMicrosystemTechnologies)2014年第33卷第1l期DOI：10．13873／J．1000-9787(2014)11-0082-04基于高输入阻抗放大器的EEG传感器设计张伟林(浙江大学超大规模电路设计研究所，浙江杭州310027)摘要：脑电(头皮脑电)图(EEG)是医疗上重要的诊断信息，目前非接触式干电极在采集EEG信号时具有使用简单、不易受环境约束的优点，具有着广阔的应用前景，已经成为全世界的热门研究课题。由于人体皮肤具有很高的阻抗，故要求非接触式干电极具有高输入阻抗。为了提高输入阻抗，采用深度电压串联负反馈来实现

2、超高输入阻抗放大电路，并给出电路的设计和分析。深度电压串联负反馈的前置放大器能提供高达2．6×10“n的输入阻抗，有助于非接触式干电极进行信号的采集。关键词：脑电图；非接触式干电极；高输入阻抗放大器；传感器中图分类号：TP212．3文献标识码：A文章编号：1000-9787(2014)11-0082-04EEGsensordesignbasedonamplifierofhighinputimpedanceZHANGWei1in(InstituteofVLSIDesign，ZhejiangUniversity，Hangzhou310027，China)Abstract：Electroen

3、cephalogram(EEG)isanimportantdiagnosticmedicalinformation，currentlynon—contactdryelectrodehasadvantagesofsimpletouseandlesssusceptibletoenvironmentalconstraintsinacquisitionofEEGsignals，thusithasbroadapplicationprospects，andhasbecomeahotresearchtopicworldwide．Becausehumanskinhashighimpedance，thu

4、srequirenon—contactdryelectrodehashJghinputimpedance．InordertOincreaseinputimpedance，usedepthofseriesofnegativefeedbackvoltagetoachieveamplifiercircuitofultra—highinputimpedance，andgivedesignandanalysisofcircuit．Depthvoltageseriesnegativefeedbackpreamplifiereanprovideup2．6×10“ninputimpedance，whi

5、chhelpsnon—contactdryelectrodesforsignalacquisition．Keywords：electroencephalogram(EEG)；non—contactdryelectrode；highinputimpedanceamplifier；sensor0引言脑电图(electroencephalogram，EEG)是脑神经细胞群电生理活动的综合反应，其中蕴涵着丰富的生理、心理信息。随着医学、神经科学、认知心理学和人工智能研究的深入发图1EEG采集系统基本模型展，EEG这种重要的生理信号正在被越来越多地应用到医Fig1Fundamentalmodel

6、ofEEGsignalacquisitionsystem学检测临床诊断和新兴的脑一机接口领域。作为中枢神经干电极：主要是用来感知EEG，并将其转换成电信号。系统的直接外在表征，EEG能反映出大脑皮层不同区域的放大器：由于干电极采集到的信号十分微弱，为了后续活动状态，可用来检测人的生理、心理状态以及不同脑功能电路的处理，需要把信号进行放大。因为干电极是在头部的脑区交互方式；可为癫痫痴呆、肿瘤等脑部疾病或脑采集信号，因此，放大器需要有较小的尺寸和较低的功耗。死亡提供诊断信息；可结合脑电解读技术，完成脑与外为了能放大EEG，放大器还需要具有高的输入阻抗，高的部设备的直接通信，实现脑一机接口系

7、统]。共模抑制比和低噪声等特点。如果一级放大器的放大增益随着科技发展和医疗水平的提高，传统的湿电极技术不够，则可以采用多级放大，经过放大的EEG信号最后还已经越来越不能满足实际要求，目前对于电极技术的研究非常活跃，主要方向是接触式与非接触式的干电极‘。需要进行A／D转换，方便后面的数据处理。1干电极结构信号传输：EEG经过放大和A／D转换需要传输给计算干电极EEG采集系统如图l所示主要由4个部分组机，传统的传输是使用USB或串行口进行传输，随着