专利名称：数字脑电地形图仪信号采集处理电路的制作方法
技术领域：
本发明涉及医疗设备，尤其涉及一种数字脑电地形图仪信号采集处理电路，该电 路内置多级放大和多级滤波，应用隔离技术，有效地抑制共模干扰。
背景技术：
数字脑电地形图仪是一种无创伤，连续监测患者脑电波的医学仪器，已成为医院 中脑疾病检查和监护的常规配置设备，也广泛用于医院外的各种移动监护和睡眠监护，在 癫痫、肿瘤和脑外伤的诊疗过程中，发挥重要作用，由于人体是一个高内阻信号源，内阻可 达几十千欧乃至几百千欧，而且它的内阻抗既易于变化，有可能各支路不平衡，因此目前的 设备容易受干扰，稳定性不好。
发明内容
本发明的目的是提出一种数字脑电地形图仪信号采集处理电路技术方案，该方案 在输入端采用跟随电路，提高了输入阻抗到10兆欧姆以上，在信号处理上采用多种滤波电 路，有效地抑制共模干扰，提高了设备工作的稳定性。为了实现上述目的，本发明的技术方案是，一种数字脑电地形图仪信号采集处理 电路，从信号采集输入开始顺序连接的电路包括，跟随低通滤波电路、差分放大电路、电压 放大电路、50 Hz工频陷波电路、二级运算放大电路、二阶有源低通滤波电路、A/D转换电路 到带有分析软件的计算机；其中，所述跟随低通滤波电路是由电阻和电容组成两级η型滤 波电路和运算放大器跟随电路组成，所述差分放大电路的放大倍数是8至12倍，所述电压 放大电路的放大倍数是28至33倍，所述A/D转换电路与计算机之间设置有光电隔离电路。所述两级π型滤波电路包括电阻Rl、R2、电容Cl、C2、C3，所述Rl —端连接信号 输入，Rl另一端与R2 —端串联，R2另一端连接跟随电路的输入，电容Cl 一端接模拟电源 地，Cl另一端接在电阻Rl与信号输入的连接端，C2 一端接模拟电源地，C2另一端接在Rl 与R2串联的节点上，C3—端接模拟电源地，C3另一端接在R2与跟随电路连接的节点上；其 中所述Rl和R2的电阻值分别是IOK欧姆至30Κ欧姆，所述Cl和C2的电容值分别是20PF 至30PF，所述C3的电容值是50PF至100PF。所述50 Hz工频陷波电路是由电阻R3、R4、R5、电容C4、C5、C6组成的双T阻容滤 波电路和运算放大器跟随电路ui、U2组成，所述R3、R4串联，所述C4、C5串联，串联的R3、 R4与串联的C4、C5并联，R3、R4与C4、C5并联的一端连接信号输入，并联的另一端连接跟随 电路Ul的输入，C4、C5串联节点连接电阻R5 —端，R3、R4串联节点连接电容C6 —端，R5另 一端和C6另一端连接在一起连接到跟随电路U2的输出，跟随电路Ul的输出是信号输出， 同时跟随电路Ul的输出连接输出分压电阻R6和R7，R6和R7的分压节点连接跟随电路U2 的输入。所述电容C4和C5的电容值分别是0. 047uF,电阻R3和R4的电阻值分别是68K欧 姆，电容C6的电容值是0. 047uFX2,电阻R5的电阻值是68K欧姆/2，电阻R6和R7的电阻值比是1. 5比10。所述二阶有源低通滤波电路由电阻R8、R9、电容C7、C8和运算放大器跟随电路U3 组成，所述R8和R9串联，串联后的R8和R9 —端接信号输入，另一端连接跟随电路U3的 输入，跟随电路U3的输出是信号输出，R8和R9串联节点与接跟随电路U3的输出之间连接 电容C8，跟随电路U3的输入与模拟地之间连接电容C7，所述电阻R8和R9的电阻值分别是 22K欧姆，所述C7的电容值是0. luF，所述C8的电容值是0. 22uF。所述差分放大电路是型号为AD620的仪器放大器。本发明的有益效果是，本发明数字脑电地形图仪信号采集处理电路的输入阻抗可 达到10兆欧姆以上，提高了信号的采集灵敏度；在信号处理上采用多种滤波电路，有效地 抑制共模干扰，提高了设备工作的稳定性。下面结合附图和实施例对本发明做进一步详细的描述。
图1是本发明电路连接逻辑框图； 图2是本发明两极π型滤波电路；
图3是本发明50 Hz工频陷波电路； 图4是本发明二阶有源低通滤波电路。
具体实施例方式一种数字脑电地形图仪信号采集处理电路实施例，所述信号采集处理电路从信号 采集输入开始顺序连接的电路包括，跟随低通滤波电路1、差分放大电路2、电压放大电路 3、50 Hz工频陷波电路4、二级运算放大电路5、二阶有源低通滤波电路6、A/D转换电路7， A/D转换电路通过光电隔离电路8连接带有分析软件的计算机9 ；其中，A/D转换电路采用 的是带有A/D转换功能的微处理芯片MSP430F147，所述的电压放大电路采用运算放大器 TLC2254CDR或LF444，使得在低频时也具有很高的输入阻抗，从而具有较强的交流耦合能 力，所述二级运算放大电路是通用运算放大电路，所述跟随低通滤波电路是由电阻和电容 组成两级η型滤波电路和运算放大器跟随电路组成，所述差分放大电路是仪器放大器，实 施例利用了仪器放大器共模抑制比与增益的关系，可以在抑制直流干扰的情况下提供较高 的共模抑制比，差分放大电路的放大倍数是8至12倍，所述电压放大电路的放大倍数是28 至33倍，所述A/D转换电路与计算机之间设置有光电隔离电路，所述光电隔离电路采用的 是型号为6Ν137的光电隔离电路。跟随低通滤波电路中的两级π型滤波电路担负着抑制广谱噪声和在ADC之前抗 混叠的双重任务，两者都要求低通滤波器的通带尽可能平坦，滚降速率越快越好，以便获得 较高的信噪比。由于跟随低通滤波电路的输入信号来源于人体的大脑皮层，人体是一个高 内阻信号源，内阻可达几十千欧乃至几百千欧，而且它的内阻抗既易于变化，有可能各支路 不平衡，所以，跟随低通滤波电路中的运算放大器跟随电路实现了 10兆欧姆以上的输入阻 抗。所述两级π型滤波电路包括电阻R1、R2、电容C1、C2、C3，所述Rl —端连接信号输 入，Rl另一端与R2 —端串联，R2另一端连接跟随电路的输入，电容Cl 一端接模拟电源地，Cl另一端接在电阻Rl与信号输入的连接端，C2 一端接模拟电源地，C2另一端接在Rl与 R2串联的节点上，C3 —端接模拟电源地，C3另一端接在R2与跟随电路连接的节点上；其中 所述Rl和R2的电阻值分别是IOK欧姆至30K欧姆，所述Cl和C2的电容值分别是20PF至 30PF，本实施例Cl和C2的电容值分别是22PF，所述C3的电容值是50PF至100PF，本实施 例C3的电容值是62PF ；本实施例在Rl与R2串联的节点与模拟地之间连接有放电管TVS， 放电管TVS用以防止过高的信号输入。所述50 Hz工频陷波电路是由电阻R3、R4、R5、电容C4、C5、C6组成的双T阻容滤 波电路和运算放大器跟随电路ui、U2组成，所述R3、R4串联，所述C4、C5串联，串联的R3、 R4与串联的C4、C5并联，R3、R4与C4、C5并联的一端连接信号输入，并联的另一端连接跟随 电路Ul的输入，C4、C5串联节点连接电阻R5 —端，R3、R4串联节点连接电容C6 —端，R5另 一端和C6另一端连接在一起连接到跟随电路U2的输出，跟随电路Ul的输出是信号输出， 同时跟随电路Ul的输出连接输出分压电阻R6和R7，R6和R7的分压节点连接跟随电路U2 的输入。所述电容C4和C5的电容值分别是0. 047uF,电阻R3和R4的电阻值分别是68K欧 姆，电容C6的电容值是0. 047uFX2,电阻R5的电阻值是68K欧姆/2，电阻R6和R7的电阻 值比是1. 5比10。所述二阶有源低通滤波电路由电阻R8、R9、电容C7、C8和运算放大器跟随电路U3 组成，所述R8和R9串联，串联后的R8和R9 —端接信号输入，另一端连接跟随电路U3的 输入，跟随电路U3的输出是信号输出，R8和R9串联节点与接跟随电路U3的输出之间连接 电容C8，跟随电路U3的输入与模拟地之间连接电容C7，所述电阻R8和R9的电阻值分别是 22K欧姆，所述C7的电容值是0. luF，所述C8的电容值是0. 22uF。所述差分放大电路是型号为AD620的仪器放大器。
权利要求
数字脑电地形图仪信号采集处理电路，其特征在于，所述信号采集处理电路从信号采集输入开始顺序连接的电路包括，跟随低通滤波电路、差分放大电路、电压放大电路、50 Hz工频陷波电路、二级运算放大电路、二阶有源低通滤波电路、A/D转换电路到带有分析软件的计算机；所述跟随低通滤波电路是由电阻和电容组成两极π型滤波电路和运算放大器跟随电路组成，所述差分放大电路的放大倍数是8至12倍，所述电压放大电路的放大倍数是28至33倍，所述A/D转换电路与计算机之间设置有光电隔离电路。
2.根据权利要求1所述的数字脑电地形图仪信号采集处理电路，其特征在于，所述两 级η型滤波电路包括电阻R1、R2、电容C1、C2、C3，所述Rl —端连接信号输入，Rl另一端与 R2 —端串联，R2另一端连接跟随电路的输入，电容Cl 一端接模拟电源地，Cl另一端接在电 阻Rl与信号输入的连接端，C2 一端接模拟电源地，C2另一端接在Rl与R2串联的节点上， C3 一端接模拟电源地，C3另一端接在R2与跟随电路连接的节点上；其中所述Rl和R2的电 阻值分别是IOK欧姆至30K欧姆，所述Cl和C2的电容值分别是20PF至30PF，所述C3的电 容值是50PF至100PF。
3.根据权利要求2所述的数字脑电地形图仪信号采集处理电路，其特征在于，所述Rl 与R2串联的节点与模拟地之间连接有放电管。
4.根据权利要求1所述的数字脑电地形图仪信号采集处理电路，其特征在于，所述50 Hz工频陷波电路是由电阻R3、R4、R5、电容C4、C5、C6组成的双T阻容滤波电路和运算放大 器跟随电路U1、U2组成，所述R3、R4串联，所述C4、C5串联，串联的R3、R4与串联的C4、C5 并联，R3、R4与C4、C5并联的一端连接信号输入，并联的另一端连接跟随电路Ul的输入， C4、C5串联节点连接电阻R5 —端，R3、R4串联节点连接电容C6 —端，R5另一端和C6另一 端连接在一起连接到跟随电路U2的输出，跟随电路Ul的输出是信号输出，同时跟随电路Ul 的输出连接输出分压电阻R6和R7，R6和R7的分压节点连接跟随电路U2的输入。
5.根据权利要求4所述的数字脑电地形图仪信号采集处理电路，其特征在于，所述电 容C4和C5的电容值分别是0. 047uF,电阻R3和R4的电阻值分别是68K欧姆，电容C6的 电容值是0. 047uFX2，电阻R5的电阻值是68K欧姆/2，电阻R6和R7的电阻值比是1.5比 10。
6.根据权利要求1所述的数字脑电地形图仪信号采集处理电路，其特征在于，所述二 阶有源低通滤波电路由电阻R8、R9、电容C7、C8和运算放大器跟随电路U3组成，所述R8 和R9串联，串联后的R8和R9 —端接信号输入，另一端连接跟随电路U3的输入，跟随电路 U3的输出是信号输出，R8和R9串联节点与接跟随电路U3的输出之间连接电容C8，跟随电 路U3的输入与模拟地之间连接电容C7。
7.根据权利要求6所述的数字脑电地形图仪信号采集处理电路，其特征在于，所述 电阻R8和R9的电阻值分别是22K欧姆，所述C7的电容值是0. IuF,所述C8的电容值是 0.22uF。
8.根据权利要求1所述的数字脑电地形图仪信号采集处理电路，其特征在于，所述差 分放大电路是型号为AD620的仪器放大器。
全文摘要
本发明涉及数字脑电地形图仪信号采集处理电路，所述信号采集处理电路从信号采集输入开始顺序连接的电路包括，跟随低通滤波电路、差分放大电路、电压放大电路、50Hz工频陷波电路、二级运算放大电路、二阶有源低通滤波电路、A/D转换电路，A/D转换电路通过光电隔离电路连接带有分析软件的计算机；本发明的有益效果是，数字脑电地形图仪信号采集处理电路的输入阻抗可达到10兆欧姆以上，提高了信号的采集灵敏度；在信号处理上采用多种滤波电路，有效地抑制共模干扰，提高了设备工作的稳定性。
文档编号H03H7/01GK101908864SQ201010254910
公开日2010年12月8日 申请日期2010年8月17日 优先权日2010年8月17日
发明者刘晨亮, 王会颖, 胡坤 申请人:秦皇岛市康泰医学系统有限公司