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基于ADS1299的可穿戴式脑电信号采集系统前端设计
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更新于2023-03-03
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设计了一款可穿戴式脑电采集前端,具有采集精度高、体积小、功耗低、抗干扰性强等特点。采用ADS1299内部集成的可编程放大器(PGA)实现微弱信号的放大;同时为了消除干扰,使用限幅滤波预处理电路和ADS1299内部集成的偏置驱动放大器。实验测试表明,该脑电采集前端设计能较好地把微弱的脑电信号提取出来,并且具有较好的抗干扰能力和实用价值。
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基于基于ADS1299的可穿戴式脑电信号采集系统前端设计的可穿戴式脑电信号采集系统前端设计
设计了一款可穿戴式脑电采集前端,具有采集精度高、体积小、功耗低、抗干扰性强等特点。采用ADS1299内
部集成的可编程放大器(PGA)实现微弱信号的放大;同时为了消除干扰,使用限幅滤波预处理电路和
ADS1299内部集成的偏置驱动放大器。实验测试表明,该脑电采集前端设计能较好地把微弱的脑电信号提取出
来,并且具有较好的抗干扰能力和实用价值。
由于脑电信号非常微弱,加之人体阻抗的特殊性、外界和内部干扰等原因,传统脑电采集系统通过复杂的放大滤波电路设
计,以满足脑电信号采集的要求[3],但是这样会导致电路板体积过大、功耗高,不利于设计采集系统的便携化。为了实现脑
电采集系统的小型化,人们常采用针对特殊应用和特殊设计来简化脑电信号调理电路,如参考文献[4]为实现6通道脑电信号的
近年来TI公司继ADS1298之后又推出了专门用于脑电信号采集的模数转换芯片ADS1299,本文以高精度、便携式、低功耗
的脑电采集系统研制为背景,尝试采用该款芯片作为核心器件设计出可穿戴式脑电信号采集系统前端。
1 可穿戴式脑电采集系统总体结构可穿戴式脑电采集系统总体结构
本文研制的脑电信号采集系统由干电极、采集前端、GS1011控制模块(集成有 WiFi和ARM)、电源模块和上位机接收控制
组成,系统组成如图1所示。
该系统是一个网络化的嵌入式系统平台,GS1011通过其WiFi模块与上位机通信,根据上位机指令控制ADS1299进行脑电
信号的模数转换,并将转换后的脑电信号数据通过设置的无线WiFi发送到指定的IP地址上位机上。该系统改善了传统脑电采集
系统在时间和空间上的局限性,满足了脑电采集所需要的便携式、可移动、低功耗以及实时性等特点。
该系统中模拟前端部分是保障系统整体性能的关键,其中采用TI公司的ADS1299为核心器件,主要是考虑到该芯片是专
门为脑电信号采集而设计的,其具有如下突出的特性:
(1)具有8个低噪声
(2)每个通道的功耗仅有5 mW,共模抑制比(CMRR)高达-110 dB,直流输入阻抗高达1 000 MΩ;
(3)内置
这些特性保证了加入很少的元器件即可搭建脑电信号模拟采集前端。
2 ADS1299内部结构内部结构














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