基于FPGA的脑电信号滤波与采集系统设计详解

该文献主要讨论的是HIFI音响电路及设备的基础知识，特别是针对脑电信号处理的应用。作者侯俊钦在安徽大学攻读硕士学位期间，专注于基于FPGA的脑电信号采集系统的硬件和软件设计。脑电信号，作为微弱的生物电信号，对于脑机接口（BCI）研究至关重要，通常通过头皮电极采集，然后经过信号调理、放大和滤波等步骤。 论文的第一部分介绍了脑电的基本概念，包括其分类和特征，特别强调了脑电信号的频率特性，以及电极安装和导联方法。设计过程中，作者将系统分为模拟和数字两大部分，模拟电路部分着重于信号调理，使用FPGA为核心设计信号采集、显示和与上位机的通信方案。 第二章详细论述了信号放大的必要性，因为脑电信号极其微弱，必须经过三级放大以满足采集要求。第三章深入探讨了放大电路的设计，包括电路结构的选择和增益计算，同时通过仿真验证了设计的合理性。 滤波部分是关键环节，第四章首先使用高通和低通滤波器去除频率范围外的噪声，接着使用陷波器消除对50Hz工频的干扰，这在脑电信号中尤其重要，因为它可能对微弱的信号造成严重影响。设计过程包括理论计算和仿真验证，确保滤波效果。 第五章针对信号间的相互干扰，作者采用了光隔电路进行前后级隔离，还使用钳位电路处理负极性信号，确保信号质量。第六章介绍了采集芯片的选择和与FPGA的集成，以及FPGA如何控制采集过程。 最后一章聚焦于数字信号处理，即在FPGA上实现数字滤波器的设计，这一步骤是为了进一步优化信号质量和提高后续处理的准确性。整个设计充分考虑了脑电信号的特性，旨在提供一个高效、稳定的脑电信号采集和处理系统。通过这个项目，侯俊钦展示了在HIFI音响电路设计与脑电技术结合领域的专业知识和实践能力。