基于DSP的脑电Holter的电路设计

　　本文提出了一种用来测量脑电信号的数据采集系统一脑电Holter，即动态脑电图监测系统。它是病人携带的一种微型盒子，带有CF卡记录装置。脑电信号通过差分前置放大器及DSP处理后的数据记录在CF卡L，每片CF卡可储存4一16道的长时间脑电信号，可连续记录或随意间断记录。需要时可将CF卡记录的脑电信号的数据通过USB接口输人电脑，以记录时速度的20~100倍回放在屏幕上，重现原来录制的脑电图图像。

　　该系统的优点是体积小、重量轻、便于携带。由于CF卡易于保存数据，并可反复多次使用，可用来监测各种疾病及观察药物的疗效。

　　1系统结构

　　该系统由生物电前置放大器、滤波器、A/D转换电路、电源电路、参考电压产生电路、数据存储电路(CF)、TMS320C5509DSP、USB接口等组成，如图l所示。

　　电极获取生物电信号，低通滤波后接放大器，这种结构具有降低系统噪声，减少干扰，提高系统整体性能的作用。

　　多路开关选通16路中的2路(由MAX4638实现)，送人ADC(AD7708)器件，A/D转换后的数据由DSP进行处理并存人CF卡。需要时，DSP将CF卡中的数据由USB接口送人电脑。

　　该系统具有低噪声、低漂移、高灵敏度、高输人阻抗、高共模抑制比、低失调电压和电流、功耗低、16通道的特点。下面分述各部分的设计。

　　2高性能前置放大器的设计

　　高性能前置放大器的设计是整个设计的关键，关系到整个系统设计的成败。

　　2.1前置放大器的特点

　　脑电信号的特点如表1所示。

　　由表1可以看出，脑电信号相当微弱，频率较低。这对于测量系统来说要具有很高的灵敏度，同时又要降低其噪声。如果信号被噪声淹没，则放大信号的过程毫无意义。从电极所获得的信号为差模小信号，并含有较大的共模部分，其数值有时远大于差模信号。因此，要求放大器应具有较强的抑制共模信号的能力。所·以放大器除具备足够大的放大倍数外，还要具有高输人电阻和高共模抑制比。

　　(l)高输人阻抗

　　脑电信号本身是高内阻的微弱信号源，信号源阻抗不仅因人而异，而且在测量中，与电极的安放位置、电极本身的物理状态都有密切联系。源阻抗的不稳定性将使放大器电压增益不稳定，从而造成难以修正的测量误差。

　　电极阻抗还随电极中电流密度的大小而变化。小面积电极在信号幅度变化时，电流密度变化比较明显，相应电极阻抗会随信号幅度的变化而不同，即低幅度信号的电流密度小，电极阻抗大。因而高输人阻抗是放大器高共模抑制比的必要条件。