神經(jīng)信號調(diào)理電路的設(shè)計(jì)

　　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(diào)節(jié)電路等。

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

　　二級放大電路在結(jié)構(gòu)上和增益調(diào)節(jié)電路類似，都是由運(yùn)放接成電壓負(fù)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(dá)120dB。其結(jié)構(gòu)示意圖如圖3所示。這里，運(yùn)算放大器選用OP27，而且運(yùn)用電壓串聯(lián)負(fù)反饋結(jié)構(gòu)。其優(yōu)點(diǎn)是結(jié)構(gòu)簡單，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(yùn)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(bǔ)償作用，對有效信號中的高頻部分進(jìn)行了相位補(bǔ)償。通過合理的設(shè)計(jì)，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(jié)構(gòu)示意圖如圖4所示。

　　2.3 信號識別及光電耦合電路

　　神經(jīng)信號是一種類脈沖的模擬電信號，將此信號傳輸?shù)胶罄m(xù)的數(shù)字電路前，需先將其規(guī)整成標(biāo)準(zhǔn)的方波信號。這由信號識別電路來完成，該電路由一個(gè)滯回比較器構(gòu)成。為了保證安全以及防止模擬和數(shù)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(yùn)放構(gòu)成信號正反饋的結(jié)構(gòu)，抗干擾能力強(qiáng)，閥值可由UR根據(jù)實(shí)際情況調(diào)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(dá)10kHz，所以光電耦合器的速度是一項(xiàng)重要的指標(biāo)，這里選用6N137光電耦合器。

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