神經(jīng)信號調(diào)理電路的設(shè)計
2.2 中間級處理電路
中間級處理電路分為帶通選頻網(wǎng)絡(luò)、二級放大電路、50Hz陷波器和增益調(diào)節(jié)電路等。
帶通選頻網(wǎng)絡(luò)由RC無源網(wǎng)絡(luò)組成,簡單可靠,通帶的最大范圍設(shè)定為0.05Hz~10kHz。根據(jù)個體的差異,網(wǎng)絡(luò)可由數(shù)字控制電路進行不同頻帶的組合來選擇,以符合最佳的信號狀態(tài)。
二級放大電路在結(jié)構(gòu)上和增益調(diào)節(jié)電路類似,都是由運放接成電壓負反饋的形式。前者進行信號的放大,而后者控制整體電路的增益,最大可達120dB。其結(jié)構(gòu)示意圖如圖3所示。這里,運算放大器選用OP27,而且運用電壓串聯(lián)負反饋結(jié)構(gòu)。其優(yōu)點是結(jié)構(gòu)簡單,具有如下不可替代的優(yōu)越的性能:(1)輸入等效阻抗大,Ri=(1+AF)rid,輸出等效阻抗小,Ro=ro/(1+AF),其中,rid為運放的輸入阻抗,ro為輸出阻抗。不僅完成了信號的放大作用,而且還起到了緩沖器的作用,有效地隔離了前后級的模塊,不用額外增加阻抗變換器和匹配模塊;(2)電容C的使用使整個模塊具有了低通的功能,不僅可以去除信號中的高頻干擾,還由于其超前補償作用,對有效信號中的高頻部分進行了相位補償。通過合理的設(shè)計,電路頻率段的相位將變化平緩。上位提及的神經(jīng)信號是一種類脈沖形狀的信號,信號形狀不發(fā)生明顯的畸變,在對其進行時域處理時有著積極的意義。
50Hz工頻陷波器采用典型的有源雙T陷波網(wǎng)絡(luò)的方案,取Q=2.5,可有效去除信號中的工頻干擾。其結(jié)構(gòu)示意圖如圖4所示。
2.3 信號識別及光電耦合電路
神經(jīng)信號是一種類脈沖的模擬電信號,將此信號傳輸?shù)胶罄m(xù)的數(shù)字電路前,需先將其規(guī)整成標準的方波信號。這由信號識別電路來完成,該電路由一個滯回比較器構(gòu)成。為了保證安全以及防止模擬和數(shù)字電路之間的干擾,光電隔離電路也是一個必不可少的模塊。信號識別及光電耦合電路如圖5所示。
滯回比較電路是一種由運放構(gòu)成信號正反饋的結(jié)構(gòu),抗干擾能力強,閥值可由UR根據(jù)實際情況調(diào)整,電路的閥值由式(3)、(4)給出。另外,由于信號的有效頻率可達10kHz,所以光電耦合器的速度是一項重要的指標,這里選用6N137光電耦合器。
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