CN220212935U - 一种脑电波采集处理电路 - Google Patents
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Abstract
本申请公开了一种脑电波采集处理电路，涉及脑电波技术领域，其包括脑电极信号输入单元，用于输入采集到的脑电极信号；滤波缓冲单元，配置为与脑电极信号输入单元输出端信号连接，用于对脑电极信号进行滤波缓冲；放大单元，配置为与滤波缓冲单元信号连接，用于对滤波处理后的信号进行放大；ADC转换单元，配置为与放大单元信号连接，用于将脑电极信号转换为第一数字信号输出；处理输出单元，包括处理器和控制接口，处理器与ADC转换单元输出端信号连接；控制接口与处理器信号连接，用于接收第一数字信号输出；以及，脑电波干预单元，配置为与处理器信号连接，用于接收第一数字信号输出脑电波干预信号至刺激耳夹。本申请具有提高采集信号稳定性的效果。
Description
技术领域
本申请涉及脑电波技术领域，尤其是涉及一种脑电波采集处理电路。
背景技术
目前脑电波是一种使用电生理指标记录大脑活动的方法，是大脑在活动时大量神经元同步发生的突触后电位经总和后形成的，脑电波是脑神经细胞的电生理活动在大脑皮层或头皮表面的总体反映。
相关技术中，脑电波采集电路由运放、滤波、降噪等一系列电路组成，最后得到的模拟波形通过ADC转换及计算分析再输出。
针对上述中的相关技术，市面上现有集成电路采集信号不稳定。
实用新型内容
为了提高采集信号稳定性，本申请提供了一种脑电波采集处理电路。
本申请提供的一种脑电波采集处理电路，采用如下的技术方案：
一种脑电波采集处理电路，包括脑电极信号输入单元，用于输入采集到的脑电极信号；滤波缓冲单元，配置为与所述脑电极信号输入单元输出端信号连接，用于对所述脑电极信号进行滤波缓冲；放大单元，配置为与所述滤波缓冲单元输出端信号连接，用于对滤波处理后的所述脑电极信号进行放大；ADC转换单元，配置为与所述放大单元输出端信号连接，用于将所述脑电极信号转换为第一数字信号输出；处理输出单元，包括处理器和控制接口，所述处理器与所述ADC转换单元输出端信号连接；所述控制接口与所述处理器输出端信号连接，用于接收所述第一数字信号输出；以及，脑电波干预单元，配置为与所述处理器信号连接，用于接收所述第一数字信号输出脑电波干预信号至外接刺激耳夹。
优选的，所述滤波缓冲单元包括EMI滤波器和缓冲器，所述EMI滤波器的输入端与所述脑电极信号输入单元信号连接，所述EMI滤波器的输出端与所述缓冲器的输入端信号连接。
优选的，所述放大单元包括滤波放大器和可编程增益放大器，所述滤波放大器的输入端与所述缓冲器的输出端信号连接，所述滤波放大器的输出端与所述可编程增益放大器的输入端信号连接。
优选的，所述控制接口配置为SPI通信接口。
优选的，所述脑电波干预单元包括DAC转换器、第一运算放大器、第二运算放大器以及第三运算放大器；所述DAC转换器的输入端与所述处理器信号连接，所述DAC转换器的第一输出端信号连接有左侧刺激耳夹，所述DAC转换器的第二输出端与所述第一运算放大器的正相输入端信号连接，所述第一运算放大器的负相输入端连接有基准电压，第一运算放大器的输出端与第二运算放大器的负相输入端信号连接，第二运算放大器的正相输入端与第三运算放大器的负相输入端以及第三运算放大器的输出端信号连接，所述第二运算放大器的输出端与第三运算放大器的正相输入端信号连接，所述第二运算放大器的输出端与第三运算放大器的正相输入端之间信号连接有右侧刺激耳夹。
优选的，还包括参考电压输出单元，所述参考电压输出单元包括第一偏置放大器、第二偏置放大器以及多核处理器；
所述第一偏置放大器的正相输入端电连接有共模电压，所述第一偏置放大器的输出端与所述脑电极信号输入单元以及所述第二偏置放大器的正相输入端均信号连接，所述第一偏置放大器的负相输入端与所述第二偏置放大器的输出端信号连接；所述第二偏置放大器的负相输入端与所述多核处理器的正相输入端以及所述放大单元的输入端均信号连接，所述多核处理器的负相输入端电连接有基准电压。
综上，本申请包括以下至少一种有益技术效果：
1.通过脑电极信号输入单元输入采集到的脑电极信号，提高了采集信号的稳定性；
2.借助滤波缓冲单元具备的0.5HZ~200HZ的带通滤波功能，实现脑电波采集处理电路对脑电波全波段的滤波需求；
3.借助SPI通信接口作为控制通信接口可以设置内部电路参数和集成电路的工作模式。
附图说明
图1为本实施例主要体现脑电波采集处理电路的模块框图；
图2为本实施例主要体现脑电波采集处理电路的电路示意图。
附图标记：1、脑电极信号输入单元；2、滤波缓冲单元；21、EMI滤波器；22、缓冲器；3、放大单元；31、滤波放大器；32、可编程增益放大器；4、ADC转换单元；41、ADC转换器；5、处理输出单元；51、处理器；52、通用异步收发传输器；53、控制接口；6、脑电波干预单元；61、DAC转换器；62、第一运算放大器；63、第二运算放大器；64、第三运算放大器；7、参考电压输出单元；71、第一偏置放大器；72、第二偏置放大器；73、多核处理器。
具体实施方式
以下结合附图1-2对本申请作进一步详细说明。
本申请实施例公开了一种脑电波采集处理电路。
参照图1和图2，一种脑电波采集处理电路包括脑电极信号输入单元1、滤波缓冲单元2、放大单元3、ADC转换单元4、处理输出单元5、脑电波干预单元6以及参考电压输出单元7。
参照图1和图2，滤波缓冲单元2包括EMI滤波器21以及缓冲器22，EMI滤波器21与缓冲器22信号连接。脑电极信号输入单元1输入第一电极信号以及第二电极信号至EMI滤波器21，EMI滤波器21用于滤除第一电极信号以及第二电极信号中特定频率，经EMI滤波器21滤除后输出滤波信号至缓冲器22，缓冲器22对滤波信号进行缓冲从而确保信号时序正确，缓冲器22输出缓冲信号至放大单元3。应当指出的是，本申请实施例中的EMI滤波器21具有0.5HZ到200HZ的带通滤波功能，满足脑电波全波段的滤波需求。
放大单元3包括滤波放大器31以及可编程增益放大器32PGA。可编程增益放大器32的输出端与ADC转换单元4信号连接，滤波放大器31接收到缓冲信号后再一次滤波并初步放大后输出第一放大信号至可编程增益放大器32，可编程增益放大器32经过再次放大处理后输出第二放大信号至ADC转换单元4。应当指出的是，本申请实施例中，放大单元3具备放大倍数从360~2700倍的放大增益并支持输入端uV级别的信号处理。
参照图1和图2，ADC转换单元4包括ADC转换器41，ADC转换单元4与处理输出单元5信号连接，ADC转换器41将第二放大信号转换成第一数字信号输入到处理输出单元5。应当指出的是，本申请实施例中使用的ADC转换器41具有12位ADC转换精度以及200ksps的采样率。
处理输出单元5包括处理器51、UART以及SPI通信接口，UART即通用异步收发传输器52，处理器51与通用异步收发传输器52、SPI通信接口以及脑电波干预单元6信号连接。ADC转换器41将第一数字信号输出到处理器51，处理器51利用算法将接收到的第一数字信号经过处理后输出第二数字信号信号，应当指出的是，本申请实施例中使用的算法具备脑电波详细计算和分析功能，能正确识别脑电波组成的δ（0.5－3Hz）、θ（4－7Hz）、α（8－13Hz）、β（14－30Hz）波的时间和占比分布，并按照既定协议进行数据传递。
参照图1和图2，第二数字信号分别输出到通用异步收发传输器52、SPI通信接口以及脑电波干预单元6。通用异步收发传输器52接收到第二数字信号后按照标准的RS232接口协议进行数据传递，SPI接收到第二数字信号，SPI通信接口作为控制通信接口可以设置内部电路参数和集成电路的工作模式。
脑电波干预单元6包括DAC转换器61、第一运算放大器62、第二运算放大器63以及第三运算放大器64。DAC转换器61与处理器51信号连接，DAC转换器61接收到的第二数字信号后转换成模拟信号，DAC转换器61包括第一输出端和第二输出端，第一输出端连接有左侧刺激耳夹。
第二输出端与第一运算放大器62的正相输入端信号连接，第一运算放大器62的负相输入端连接有基准电压，第一运算放大器62的输出端与第二运算放大器63的负相输入端信号连接，第二运算放大器63的正相输入端与第三运算放大器64的负相输入端以及第三运算放大器64的输出端信号连接。
第二运算放大器63的输出端与第三运算放大器64的正相输入端以及右侧刺激耳夹电连接。第一运算放大器62、第二运算放大器63以及第三运算放大器64的正相输入端均连接有电阻用于调节为恒定电流便于输出到刺激耳夹上。第一运算放大器62、第二运算放大器63以及第三运算放大器64的负相输入端均与输出端连接，形成深度负反馈，提高增益稳定性。
其中，参考电压输出单元7用于形成参考电压，参考电压输出单元7包括第一偏置放大器71、第二偏置放大器72以及多核处理器73，第一偏置放大器71的输出端与输入电极电连接，第一偏置放大器71的正相输入端电连接有共模电压，具备较高的共模抑制比抑制噪声功能。
第一偏置放大器71的负相输入端与第二偏置放大器72的输出端电连接，第一偏置放大器71的输出端与第二偏置放大器72的正相输入端电连接，形成深度负反馈，提高增益稳定性。第二偏置放大器72的负相输入端与多核处理器73的正相输入端以及放大单元3均电连接，多核处理器73的负相输入端电连接有基准电压，多核处理器73的输出端连接到LDF接口。
本申请实施例一种脑电波采集处理电路的实施原理为：脑电极信号输入单元1从用户头皮采集信号后输入第一电极信号以及第二电极信号至EMI滤波器21，经EMI滤波器21滤除后输出滤波信号至缓冲器22，缓冲器22进行缓冲后输出缓冲信号至放大单元3。缓冲信号经过滤波放大器31和可编程增益放大器32两次放大后输出第二放大信号到ADC转换单元4，ADC转换单元4将第二放大信号转换为第一数字信号输入到处理器51经过处理后输出第二数字信号至通用异步收发传输器52、SPI通信接口以及脑电波干预单元6，通用异步收发传输器52按照RS232接口协议进行数据传递，SPI通信接口作为控制通信接口可以设置内部电路参数和集成电路的工作模式，脑电波干预单元6中的DAC转换器61将第二数字信号转换成模拟信号并输出至左侧刺激耳夹，DAC转换器61输出端还连接有第一运算放大器62，第一运算放大器62、第二运算放大器63以及第三运算放大器64依次连接，模拟信号经过三个运算放大器放大后输入到右侧刺激耳夹上。
以上均为本申请的较佳实施例，并非依此限制本申请的保护范围，故：凡依本申请的结构、形状、原理所做的等效变化，均应涵盖于本申请的保护范围之内。
Claims (6)
1.一种脑电波采集处理电路，其特征在于，包括：
脑电极信号输入单元(1)，用于输入采集到的脑电极信号；
滤波缓冲单元(2)，配置为与所述脑电极信号输入单元(1)输出端信号连接，用于对所述脑电极信号进行滤波缓冲；
放大单元(3)，配置为与所述滤波缓冲单元(2)输出端信号连接，用于对滤波处理后的所述脑电极信号进行放大；
ADC转换单元(4)，配置为与所述放大单元(3)输出端信号连接，用于将所述脑电极信号转换为第一数字信号输出；
处理输出单元(5)，包括处理器(51)和控制接口(53)，所述处理器(51)与所述ADC转换单元(4)输出端信号连接；所述控制接口(53)与所述处理器(51)输出端信号连接，用于接收所述第一数字信号输出；以及，
脑电波干预单元(6)，配置为与所述处理器(51)信号连接，用于接收所述第一数字信号输出脑电波干预信号至外接刺激耳夹。
2.根据权利要求1所述的一种脑电波采集处理电路，其特征在于：所述滤波缓冲单元(2)包括EMI滤波器(21)和缓冲器(22)，所述EMI滤波器(21)的输入端与所述脑电极信号输入单元(1)信号连接，所述EMI滤波器(21)的输出端与所述缓冲器(22)的输入端信号连接。
3.根据权利要求1所述的一种脑电波采集处理电路，其特征在于：所述放大单元(3)包括滤波放大器(31)和可编程增益放大器(32)，所述滤波放大器(31)的输入端与缓冲器(22)的输出端信号连接，所述滤波放大器(31)的输出端与所述可编程增益放大器(32)的输入端信号连接。
4.根据权利要求1所述的一种脑电波采集处理电路，其特征在于：所述控制接口(53)配置为SPI通信接口。
5.根据权利要求1所述的一种脑电波采集处理电路，其特征在于：所述脑电波干预单元(6)包括DAC转换器(61)、第一运算放大器(62)、第二运算放大器(63)以及第三运算放大器(64)；
所述DAC转换器(61)的输入端与所述处理器(51)信号连接，所述DAC转换器(61)的第一输出端信号连接有左侧刺激耳夹，所述DAC转换器(61)的第二输出端与所述第一运算放大器(62)的正相输入端信号连接，所述第一运算放大器(62)的负相输入端连接有基准电压，第一运算放大器(62)的输出端与第二运算放大器(63)的负相输入端信号连接，第二运算放大器(63)的正相输入端与第三运算放大器(64)的负相输入端以及第三运算放大器(64)的输出端信号连接，所述第二运算放大器(63)的输出端与第三运算放大器(64)的正相输入端信号连接，所述第二运算放大器(63)的输出端与第三运算放大器(64)的正相输入端之间信号连接有右侧刺激耳夹。
6.根据权利要求1所述的一种脑电波采集处理电路，其特征在于，还包括参考电压输出单元(7)，所述参考电压输出单元(7)包括第一偏置放大器(71)、第二偏置放大器(72)以及多核处理器(73)；
所述第一偏置放大器(71)的正相输入端电连接有共模电压，所述第一偏置放大器(71)的输出端与所述脑电极信号输入单元(1)以及所述第二偏置放大器(72)的正相输入端均信号连接，所述第一偏置放大器(71)的负相输入端与所述第二偏置放大器(72)的输出端信号连接；所述第二偏置放大器(72)的负相输入端与所述多核处理器(73)的正相输入端以及所述放大单元(3)的输入端均信号连接，所述多核处理器(73)的负相输入端电连接有基准电压。
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