基于FPGA的脑电信号采集系统设计与滤波优化

该资源主要探讨的是自发脑电(HiFi音响电路及设备)的基础知识，特别是针对脑电生理学和脑机接口(BCI)的研究。作者侯俊钦在安徽大学攻读硕士学位期间，专注于设计基于FPGA的脑电信号采集系统，该系统用于捕捉和处理大脑的微弱电信号。 1. 自发脑电活动是大脑皮层在无刺激下的自然电活动，其频率和振幅在不同部位会有所变化，这是脑电生理研究的基础。了解自发脑电有助于理解大脑的正常功能和异常活动。 2. 脑电信号的获取是关键步骤，通常通过头皮电极进行采集，这些电极将信号传递到差动放大器进行放大，以增强信号的可检测性。信号随后被记录设备记录下来，供后续分析处理使用。 3. 论文设计了完整的软硬件方案，包括模拟电路的信号调理方法，采用FPGA作为核心处理平台，实现了信号的采集、显示以及与上位机的通信。FPGA的选择和利用对于处理脑电信号的实时性和准确性至关重要。 4. 放大电路的设计针对脑电信号的微伏级特性，通过三级放大确保信号强度足够，同时分析了每级电路的增益和放大方式。滤波技术在该设计中尤为重要，通过高通和低通滤波去除噪声，使用陷波器消除50Hz工频干扰，确保信号纯净。 5. 隔离电路的应用是为了防止后级电路对前级信号造成干扰，论文详细介绍了光隔电路和箝位电路在隔离与极性转换中的作用，确保信号传输的准确无误。 6. 在采集芯片的选择和FPGA的集成方面，论文提供了实用的指南，包括如何配置采集芯片与FPGA的连接，以及如何在FPGA上设计数字滤波器，以进一步优化信号处理。 这份硕士论文深入探讨了脑电信号的获取、处理和优化技术，对从事脑机接口、神经科学和信号处理领域的研究人员和工程师具有很高的参考价值。