謝邀,腦電一個(gè)芯片都買(mǎi)不起AD12XX的幾百一塊,一個(gè)AD7232才20快,我就在想,EEG和ECG有什么不同,是不是可以使用便宜的芯片測(cè)量?
那就需要知道信號(hào)的不一樣之處。
腦電信號(hào)和心電信號(hào)都是身體上兩點(diǎn)的電壓差,它們都是生物電信號(hào)。腦電信號(hào)是腦部神經(jīng)細(xì)胞活動(dòng)時(shí)所產(chǎn)生的生物電信號(hào),而心電信號(hào)則反映人體心臟情況的小信號(hào)。
這兩種信號(hào)都非常微弱,頻率范圍也相似。腦電信號(hào)幅度非常微弱,頻率范圍0.5~50Hz,一般頭皮腦電信號(hào)只有50μV左右2。而心電信號(hào)通常它的幅度在0.05 一5mV 之間,頻率范圍一般為0.05~l00Hz,并且能量主要集中在0.25~35Hz 45。
與心臟相比,大腦更復(fù)雜,各種大腦皮層神經(jīng)細(xì)胞所發(fā)出的波形互相層層相疊合并,綜合很難分辨病變的部位性質(zhì), 而睡眠時(shí)的腦電波相對(duì)簡(jiǎn)單些, 頻率也變慢.腦外傷昏迷后的腦電波就更簡(jiǎn)單,頻率也更慢些. 而癲癇病所發(fā)出的波形具有突變性.與沒(méi)有規(guī)律性. 最明顯的波形是眼睛活動(dòng)的波形較明顯.部位在大腦的后側(cè). 另外,腦電波很微弱,放大位數(shù)要比心電大. 人身體里面放電量最大的是肌肉.其次是心臟,最后是腦電. 因此, 身體的任部位稍微一動(dòng)就會(huì)影響到腦電波的準(zhǔn)確性. 特別是肢體動(dòng)作. 肌電波就會(huì)混入腦電圖中去.
明白了!腦電信號(hào)更加的微弱,所以這個(gè)成本就會(huì)更高,大師我悟了。
AD8232是一款用于ECG及其他生物電測(cè)量應(yīng)用的集成信號(hào)調(diào)理模塊。該器件設(shè)計(jì)用于在具有運(yùn)動(dòng)或遠(yuǎn)程電極放置產(chǎn)生的噪聲的情況下提取、放大及過(guò)濾微弱的生物電信號(hào)。設(shè)計(jì)使得超低功耗模數(shù)轉(zhuǎn)換器(ADC)或嵌入式微控制器能夠輕松地采集輸出信號(hào)。
AD8232采用雙極點(diǎn)高通濾波器來(lái)消除運(yùn)動(dòng)偽像和電極半電池電位。該濾波器與儀表放大器結(jié)構(gòu)緊密耦合,可實(shí)現(xiàn)單級(jí)高增益及高通濾波,從而節(jié)約了空間和成本。
這些是一些基本的設(shè)計(jì)
右腿驅(qū)動(dòng)是為了消除共模干擾,減少50Hz或60Hz的工頻干擾,通常選擇離心臟最遠(yuǎn)的右腿(一般人心臟在左邊)。
右腿驅(qū)動(dòng)電路可以簡(jiǎn)化為下面框圖,Vi_cm是輸入的共模電壓,Vf_cm是反饋回來(lái)的電壓,Vsum_cm是輸入和反饋求和后的電壓,Vo_cm是輸出的電壓,前置儀表放大器對(duì)于共模信號(hào)而言放大倍數(shù)A=1,右腿驅(qū)動(dòng)電路的放大倍數(shù)大約幾十倍,是反向比例放大。
總結(jié)來(lái)說(shuō)就是,提取出共模電壓,對(duì)其進(jìn)行反向放大,再反饋回人體,人體共模信號(hào)疊加這個(gè)反向放大的共模信號(hào)后就會(huì)被抑制。
共模電壓是什么意思共模電壓(common mode voltage):在每一導(dǎo)體和所規(guī)定的參照點(diǎn)之間(往往是大地)出現(xiàn)的相量電壓的平均值。或者說(shuō)同時(shí)加在電壓表兩測(cè)量端和規(guī)定公共端之間的那部分輸入電壓的三分之一,即(Va+Vb+Vc)/3。形態(tài)電壓電流的變化通過(guò)導(dǎo)線(xiàn)傳輸時(shí)有二種形態(tài),我們將此稱(chēng)做“共模"和"差模"。設(shè)備的電源線(xiàn),電話(huà)等的通信線(xiàn),與其它設(shè)備或外圍設(shè)備相互交換的通訊線(xiàn)路,至少有兩根導(dǎo)線(xiàn),這兩根導(dǎo)線(xiàn)作為往返線(xiàn)路輸送電力或信號(hào)。但在這兩根導(dǎo)線(xiàn)之外通常還有第三導(dǎo)體,這就是"地線(xiàn)"。干擾電壓和電流分為兩種:一種是兩根導(dǎo)線(xiàn)分別做為往返線(xiàn)路傳輸另一種是兩根導(dǎo)線(xiàn)做去路,地線(xiàn)做返回路傳輸。前者叫"差模",后者叫"共模"。
如果是設(shè)計(jì)電路的話(huà),看這個(gè)就好了
不出意料的是,這個(gè)東西也是有儀表放大器,看一些關(guān)心的參數(shù)就行
其實(shí)這個(gè)東西就是一個(gè)精密的集成運(yùn)放前端。
芯片是很小的,只有貼片封裝
需要連接的引腳就是這些
自有噪音,不好去除
脈沖響應(yīng)
有的是紅色,還有是紫色
內(nèi)部原理圖,給你放大器的原理圖你能不能搭建一個(gè)出來(lái)捏
AD8232是一款集成前端,適用于對(duì)心臟生物電信號(hào)進(jìn)行信號(hào)調(diào)理來(lái)進(jìn)行心率監(jiān)護(hù)。它內(nèi)置一個(gè)專(zhuān)用儀表放大器(IA)、一個(gè)運(yùn)算放大器(A1)、一個(gè)右腿驅(qū)動(dòng)放大器(A2)和一個(gè)中間電源電壓基準(zhǔn)電壓緩沖器(A3)。
AD8232集成專(zhuān)用儀表放大器,可放大ECG信號(hào),同時(shí)抑制的電極半電池電位。這是通過(guò)間接電流反饋架構(gòu)實(shí)現(xiàn)的,與傳統(tǒng)方案相比,該架構(gòu)還能減小尺寸和降低功耗。
儀表放大器由兩個(gè)匹配良好的跨導(dǎo)放大器(GM1和GM2)、隔直放大器(HPA)和一個(gè)由C1和一個(gè)運(yùn)算放大器構(gòu)成的積分器組成。跨導(dǎo)放大器GM1產(chǎn)生一個(gè)與其輸入電壓成比例的電流。達(dá)到反饋要求時(shí),跨導(dǎo)放大器GM2的輸入端上即會(huì)出現(xiàn)大小相等的電壓,從而匹配GM1產(chǎn)生的電流。這種差異會(huì)產(chǎn)生誤差電流,該電流由電容C1進(jìn)行積分。所得到的電壓出現(xiàn)在儀表放大器的輸出端。
該放大器的反饋由GM2通過(guò)兩個(gè)獨(dú)立的路徑施加:兩個(gè)電阻對(duì)輸出信號(hào)進(jìn)行分頻,以設(shè)置100的總增益,而隔直放大器則對(duì)與基準(zhǔn)電平的任何偏差進(jìn)行積分。因此,GM1輸入端上高達(dá)±300 mV的直流失調(diào)會(huì)以相同幅度但相位相反的方式出現(xiàn)在GM2的輸入端,始終不會(huì)導(dǎo)致目標(biāo)信號(hào)出現(xiàn)飽和。
為了增大儀表放大器的共模電壓范圍,一個(gè)電荷泵對(duì)兩個(gè)跨導(dǎo)放大器的電源電壓進(jìn)行升壓。這樣可以進(jìn)一步防止該放大器在有大共模信號(hào)的情況下(如線(xiàn)路干擾)出現(xiàn)飽和。電荷泵采用內(nèi)部振蕩器工作,后者頻率設(shè)置為500 kHz左右。
里面的通用運(yùn)算放大器(A1)是一種軌到軌器件,可用于提供低通濾波和額外增益。
右腿驅(qū)動(dòng)(RLD)放大器使儀表放大器輸入端上的共模信號(hào)反相。當(dāng)右腿驅(qū)動(dòng)輸出電流注入對(duì)象時(shí),它會(huì)抵消共模電壓變化,從而改善系統(tǒng)的共模抑制性能。儀表放大器輸入端上的共模信號(hào)從跨導(dǎo)放大器GM1獲得。然后,通過(guò)一個(gè)150 kΩ電阻連接到A2的反相輸入端。可在RLD FB和RLD引腳之間連接一個(gè)電容來(lái)構(gòu)建一個(gè)積分器。從1 nF電容開(kāi)始比較好,此時(shí)交越頻率約為1 kHz(放大器具有反相單位增益時(shí)的頻率)。這種配置可以在50 Hz至60 Hz的頻率范圍內(nèi)產(chǎn)生約26 dB的開(kāi)環(huán)增益來(lái)提供共模線(xiàn)路抑制。電容值越大,交越頻率就越小,因此可用于抑制的增益就越小,進(jìn)而會(huì)導(dǎo)致線(xiàn)路噪聲增加。電容值越小,則交越頻率就越大,因此增益會(huì)越大。不利的一面是較高的增益會(huì)導(dǎo)致系統(tǒng)不穩(wěn)定,從而使右腿放大器的輸出飽和。請(qǐng)注意,使用此放大器驅(qū)動(dòng)電極時(shí),應(yīng)在輸出端串聯(lián)一個(gè)電阻,將電流始終限制在10 uA以下,甚至故障條件下也應(yīng)如此。例如,假設(shè)電源為3.0 V,考慮到元件和電源的變化,則該電阻應(yīng)大于330 kΩ。
右腿驅(qū)動(dòng)器電路的典型配置
在雙電極配置中,可使用RLD通過(guò)10 MΩ電阻偏置輸入,如“導(dǎo)聯(lián)脫落檢測(cè)”部分所述。若未使用RLD,則建議通過(guò)直接連接RLDFB至RLD,將A2配置為跟隨器。
大概就是這樣。
總結(jié)一下,儀表放大器和軌到軌的巧妙結(jié)合了。
直接出圖
記得給心電模塊一個(gè)高電平
引腳連接
我覺(jué)得這個(gè)設(shè)計(jì)來(lái)捕獲腦電是OK的!
void setup() {
// initialize the serial communication:
Serial.begin(9600);
pinMode(10, INPUT); // Setup for leads off detection LO +
pinMode(11, INPUT); // Setup for leads off detection LO -
}
void loop() {
if((digitalRead(10) == 1)||(digitalRead(11) == 1)){
Serial.println('!');
}
else{
// send the value of analog input 0:
Serial.println(analogRead(A0));
}
//Wait for a bit to keep serial data from saturating
delay(1);
}
https://zhuanlan.zhihu.com/p/240151796?utm_source=wechat_session&ivk_sa=1024320
https://www.kxting.com/article/20221115/1048807.html
https://www.www27dydycom.cn/d/1767430.html
https://zhidao.baidu.com/question/507517632.html
https://image.baidu.com/search/detail?ct=503316480&z=0&ipn=d&word=%E5%8D%95%E5%AF%BC%E8%81%94%E5%BF%83%E7%94%B5%E8%BF%9E%E6%8E%A5&step_word=&hs=0&pn=7&spn=0&di=7189064908862914561&pi=0&rn=1&tn=baiduimagedetail&is=0%2C0&istype=0&ie=utf-8&oe=utf-8&in=&cl=2&lm=-1&st=undefined&cs=4167685518%2C1224391620&os=643572928%2C1899636578&simid=4167685518%2C1224391620&adpicid=0&lpn=0&ln=1106&fr=&fmq=1678328575732_R&fm=&ic=undefined&s=undefined&hd=undefined&latest=undefined©right=undefined&se=&sme=&tab=0&width=undefined&height=undefined&face=undefined&ist=&jit=&cg=&bdtype=0&oriquery=&objurl=https%3A%2F%2F5b0988e595225.cdn.sohucs.com%2Fimages%2F20171025%2Fc4f181997c89416faac15072986efe6b.jpeg&fromurl=ippr_z2C%24qAzdH3FAzdH3F4p_z%26e3Bf5i7_z%26e3Bv54AzdH3Fda808adcAzdH3Fgc8lbdd08l_z%26e3Bfip4s&gsm=1e&rpstart=0&rpnum=0&islist=&querylist=&nojc=undefined&dyTabStr=MCw0LDUsMSw2LDMsNyw4LDIsOQ%3D%3D
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審核編輯 :李倩
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原文標(biāo)題:AD8232單導(dǎo)聯(lián)心電模塊
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評(píng)論