基于FPGA的脑电信号采集系统设计与实现

"基于FPGA的AD采集设计-hifi音响电路及设备基础知识及扬声器及音箱分享" 本文主要探讨的是基于FPGA的AD采集设计，特别是在脑电信号采集系统中的应用。首先，AD采集是数字电子系统中一个关键环节，它涉及到模拟信号向数字信号的转换，对于高质量音频系统（如hifi音响）和复杂生物信号处理（如脑电图，BCI）至关重要。FPGA（Field-Programmable Gate Array）因其灵活性和高速处理能力，常被用于此类系统的实时数据处理。 在FPGA的AD采集设计中，TLC5540是一款常用的模数转换器，其工作时序如图6-5所示。该芯片在每个时钟周期启动一次采样，并在同一周期内完成转换，采样启动于时钟的下降沿，而转换结果在2.5个时钟周期后输出。设计中，根据这个时序图构建了TLC5540的采样控制模块，以确保准确无误地进行AD转换。 在脑电图（EEG）领域，脑电信号是一种微弱的生物电信号，通常需要通过放置在头皮的电极来捕获。这些信号经过电极导联耦合到差动放大器，进行初步放大，然后由专门的脑电记录设备记录，以便后续分析。安徽大学的硕士学位论文详细介绍了基于FPGA的脑电信号采集系统的设计，涵盖了信号获取、放大、采集、显示和记录的全过程。 论文中，作者侯俊钦在第一章中概述了脑电的基本知识，包括脑电信号的特性、电极安装方法和导联方式。第二章探讨了设计方案，将系统分为模拟和数字两部分，特别是针对脑电信号的模拟电路调理和FPGA核心的数字信号处理策略。第三章深入讨论了放大电路的设计，包括三级放大器的配置和增益计算，并通过仿真验证了设计的有效性。 脑电信号的滤波是消除噪声的关键，第四章详细介绍了滤波器设计，包括高通、低通滤波器和陷波器，用于去除频率范围外的信号和50Hz工频干扰。第五章涉及信号隔离问题，采用光隔电路减少前后级之间的干扰，并介绍了负极性信号的极性转换方法。第六章和第七章则重点讲解了采集芯片的选择、FPGA与AD芯片的连接方式以及FPGA上的数字滤波器设计，为信号处理提供了更精细的手段。 这个设计结合了FPGA的优势，实现了高效、精确的AD采集，特别适用于对微弱信号（如脑电信号）的处理，不仅在hifi音响领域有应用价值，还在脑机接口（BCI）等生物信号处理领域具有重要的研究和实践意义。