神經(jīng)信號調理電路的設計

　　2.2 中間級處理電路

　　中間級處理電路分為帶通選頻網(wǎng)絡(luò )、二級放大電路、50Hz陷波器和增益調節電路等。

　　帶通選頻網(wǎng)絡(luò )由RC無(wú)源網(wǎng)絡(luò )組成，簡(jiǎn)單可靠，通帶的最大范圍設定為0.05Hz～10kHz。根據個(gè)體的差異，網(wǎng)絡(luò )可由數字控制電路進(jìn)行不同頻帶的組合來(lái)選擇，以符合最佳的信號狀態(tài)。

　　二級放大電路在結構上和增益調節電路類(lèi)似，都是由運放接成電壓負反饋的形式。前者進(jìn)行信號的放大，而后者控制整體電路的增益，最大可達120dB。其結構示意圖如圖3所示。這里，運算放大器選用OP27，而且運用電壓串聯(lián)負反饋結構。其優(yōu)點(diǎn)是結構簡(jiǎn)單，具有如下不可替代的優(yōu)越的性能：(1)輸入等效阻抗大，Ri=(1+AF)rid，輸出等效阻抗小，Ro=ro/(1+AF)，其中，rid為運放的輸入阻抗，ro為輸出阻抗。不僅完成了信號的放大作用，而且還起到了緩沖器的作用，有效地隔離了前后級的模塊，不用額外增加阻抗變換器和匹配模塊;(2)電容C的使用使整個(gè)模塊具有了低通的功能，不僅可以去除信號中的高頻干擾，還由于其超前補償作用，對有效信號中的高頻部分進(jìn)行了相位補償。通過(guò)合理的設計，電路頻率段的相位將變化平緩。上位提及的神經(jīng)信號是一種類(lèi)脈沖形狀的信號，信號形狀不發(fā)生明顯的畸變，在對其進(jìn)行時(shí)域處理時(shí)有著(zhù)積極的意義。

　　50Hz工頻陷波器采用典型的有源雙T陷波網(wǎng)絡(luò )的方案，取Q=2.5，可有效去除信號中的工頻干擾。其結構示意圖如圖4所示。

　　2.3 信號識別及光電耦合電路

　　神經(jīng)信號是一種類(lèi)脈沖的模擬電信號，將此信號傳輸到后續的數字電路前，需先將其規整成標準的方波信號。這由信號識別電路來(lái)完成，該電路由一個(gè)滯回比較器構成。為了保證安全以及防止模擬和數字電路之間的干擾，光電隔離電路也是一個(gè)必不可少的模塊。信號識別及光電耦合電路如圖5所示。

　　滯回比較電路是一種由運放構成信號正反饋的結構，抗干擾能力強，閥值可由UR根據實(shí)際情況調整，電路的閥值由式(3)、(4)給出。另外，由于信號的有效頻率可達10kHz，所以光電耦合器的速度是一項重要的指標，這里選用6N137光電耦合器。

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