基于FPGA的脑电信号采集系统中的滤波技术

本文主要探讨了基于FPGA的脑电信号采集系统的设计，涉及脑电基础知识、信号获取、放大、滤波、隔离以及采集硬件和软件设计。文章中提到了二阶高通滤波器在脑电信号处理中的应用，以消除高频干扰。 在脑机接口（BCI）和脑电（EEG）研究中，高精度地采集和处理脑电信号至关重要。二阶高通滤波器是信号预处理的关键环节，它能有效地去除低频噪声并保留高频脑电信号。二阶高通滤波器的电路设计与二阶低通滤波器对偶，通过交换电阻和电容的位置实现。这种滤波器在100Hz处表现出平坦的增益特性，适合用于增强高频脑电信号。 安徽大学硕士研究生侯俊钦的论文中，详细阐述了脑电信号的获取过程，包括电极安装、信号放大、采集和分析。论文指出，由于脑电信号的微弱性，需要经过多级放大，同时配合高通和低通滤波器进行预处理，以去除不需要的频率成分。其中，高通滤波器用于消除低于脑电信号频率的干扰，而低通滤波器则防止高频噪声的引入。 论文的第三章重点讨论了放大电路设计，采用三级放大以适应采集电路的需求。第四章详细介绍了滤波策略，包括高通滤波器和低通滤波器的使用，以及陷波器去除50Hz工频干扰。在第五章，为了防止前后级之间的信号干扰，设计了光隔电路实现电气隔离，并针对负极性信号的处理提出了箝位电路。 第六章涉及采集芯片的选择和与FPGA的接口设计，FPGA作为核心控制单元，负责采集信号的数字化处理。最后，第七章阐述了在FPGA上实现数字滤波器的方法，这是对经过模拟滤波后的信号进一步处理的重要步骤。 这篇论文深入探讨了基于FPGA的脑电信号采集系统中的关键技术和设计细节，为理解和实现高性能脑电监测提供了重要的理论基础和实践指导。通过优化滤波和隔离技术，能够提高脑电信号的信噪比，确保后续分析和应用的准确性。