AD977A在腦電信號(hào)采集系統(tǒng)中的應(yīng)用

前言
腦電信號(hào)EEG(Electroencephalography)是由腦神經(jīng)活動(dòng)產(chǎn)生并存在于中樞神經(jīng)系統(tǒng)的自發(fā)性電位活動(dòng)，含有豐富的大腦活動(dòng)信息。它是大腦研究、生理研究和臨床腦疾病診斷的重要手段。記錄腦電信號(hào)，可為臨床診斷提供依據(jù)。因此，提取腦電信號(hào)具有重要的現(xiàn)實(shí)意義。由于腦電信號(hào)處理一般都是基于數(shù)字技術(shù)，因此電極采集到的模擬信號(hào)經(jīng)信號(hào)調(diào)理后，通過(guò)A／D轉(zhuǎn)換器轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號(hào)是必不可少的過(guò)程。這里提出一種基于FPGA和AD977A的腦電信號(hào)數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)，采用FPGA作為信號(hào)處理器，并控制模數(shù)轉(zhuǎn)換，從而實(shí)現(xiàn)高可靠性，高通用性的腦電信號(hào)數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)。

2 系統(tǒng)總體設(shè)計(jì)
通過(guò)對(duì)人體進(jìn)行視覺(jué)刺激、聽(tīng)覺(jué)刺激或神經(jīng)刺激，使人體的大腦皮層產(chǎn)生一個(gè)誘發(fā)電位，通過(guò)電極連接來(lái)獲取該誘發(fā)電位，將此電位經(jīng)放大濾波后使其滿足采集系統(tǒng)要求，輸出的模擬信號(hào)通過(guò)高速串門A／D轉(zhuǎn)換器AD977A進(jìn)行模數(shù)轉(zhuǎn)換。給FPGA一個(gè)啟動(dòng)／停止信號(hào)，用其控制模數(shù)、數(shù)模轉(zhuǎn)換等。采用USB器件與FPGA直接連接，這樣通過(guò)時(shí)序即可控制FP-GA與USB的通信。圖1為系統(tǒng)總體設(shè)計(jì)框圖。

3 高速串行A／D轉(zhuǎn)換器AD977A簡(jiǎn)介
A／D轉(zhuǎn)換器種類很多，其中F1ash A／D轉(zhuǎn)換器的轉(zhuǎn)換速度高，但分辨率低，適用于雷達(dá)信號(hào)的采集及處理等方面；∑-△A／D轉(zhuǎn)換器的轉(zhuǎn)換精度高，但轉(zhuǎn)換速度低，適用于音頻及低頻信號(hào)的采集處理等領(lǐng)域；逐次逼近型A／D轉(zhuǎn)換器的轉(zhuǎn)換速度和分辨率介于前兩者之間，適用于控制系統(tǒng)等中速率采集而分辨率要求較高的場(chǎng)合。而AD977A是一款逐次逼近型A／D轉(zhuǎn)換器，AD977A具有以下主要特點(diǎn)：?jiǎn)坞娫? V供電；最高采樣速率為200 kS／s；內(nèi)部2．5 V參考電源可選；高速串行數(shù)據(jù)接口；內(nèi)部時(shí)鐘可選；低功耗，最大功耗100 mW，省電模式下50 μW；輸入電壓范圍：?jiǎn)螛O性0～4 V，0～5 V和0～10 V；雙極性-3．3～+3．3 V，-5～+5 V和-10～+10 V；采用20針DIP或SOIC封裝。AD977A內(nèi)部功能框圖如圖2所示。