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AD8232單導(dǎo)聯(lián)心電模塊

云深之無跡 ? 來源:云深之無跡 ? 2023-03-12 10:10 ? 次閱讀

謝邀,腦電一個芯片都買不起AD12XX的幾百一塊,一個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量?

那就需要知道信號的不一樣之處。

腦電信號和心電信號都是身體上兩點的電壓差,它們都是生物電信號。腦電信號是腦部神經(jīng)細胞活動時所產(chǎn)生的生物電信號,而心電信號則反映人體心臟情況的小信號。

這兩種信號都非常微弱,頻率范圍也相似。腦電信號幅度非常微弱,頻率范圍0.5~50Hz,一般頭皮腦電信號只有50μV左右2。而心電信號通常它的幅度在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), 而睡眠時的腦電波相對簡單些, 頻率也變慢.腦外傷昏迷后的腦電波就更簡單,頻率也更慢些. 而癲癇病所發(fā)出的波形具有突變性.與沒有規(guī)律性. 最明顯的波形是眼睛活動的波形較明顯.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就會影響到腦電波的準(zhǔn)確性. 特別是肢體動作. 肌電波就會混入腦電圖中去.

明白了!腦電信號更加的微弱,所以這個成本就會更高,大師我悟了。

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AD8232是一款用于ECG及其他生物電測量應(yīng)用的集成信號調(diào)理模塊。該器件設(shè)計用于在具有運動或遠程電極放置產(chǎn)生的噪聲的情況下提取、放大及過濾微弱的生物電信號。設(shè)計使得超低功耗模數(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。

AD8232采用雙極點高通濾波器來消除運動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,可實現(xiàn)單級高增益及高通濾波,從而節(jié)約了空間和成本。

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這些是一些基本的設(shè)計

右腿驅(qū)動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的右腿(一般人心臟在左邊)。

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右腿驅(qū)動電路可以簡化為下面框圖,Vi_cm是輸入的共模電壓,Vf_cm是反饋回來的電壓,Vsum_cm是輸入和反饋求和后的電壓,Vo_cm是輸出的電壓,前置儀表放大器對于共模信號而言放大倍數(shù)A=1,右腿驅(qū)動電路的放大倍數(shù)大約幾十倍,是反向比例放大。

總結(jié)來說就是,提取出共模電壓,對其進行反向放大,再反饋回人體,人體共模信號疊加這個反向放大的共模信號后就會被抑制。

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)定的參照點之間(往往是大地)出現(xiàn)的相量電壓的平均值。或者說同時加在電壓表兩測量端和規(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導(dǎo)線傳輸時有二種形態(tài),我們將此稱做“共模"和"差模"。設(shè)備的電源線,電話等的通信線,與其它設(shè)備或外圍設(shè)備相互交換的通訊線路,至少有兩根導(dǎo)線,這兩根導(dǎo)線作為往返線路輸送電力或信號。但在這兩根導(dǎo)線之外通常還有第三導(dǎo)體,這就是"地線"。干擾電壓和電流分為兩種:一種是兩根導(dǎo)線分別做為往返線路傳輸另一種是兩根導(dǎo)線做去路,地線做返回路傳輸。前者叫"差模",后者叫"共模"。

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如果是設(shè)計電路的話,看這個就好了

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不出意料的是,這個東西也是有儀表放大器,看一些關(guān)心的參數(shù)就行

其實這個東西就是一個精密的集成運放前端。

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芯片是很小的,只有貼片封裝

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需要連接的引腳就是這些c53c2246-c040-11ed-bfe3-dac502259ad0.png

自有噪音,不好去除

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脈沖響應(yīng)

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有的是紅色,還有是紫色

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內(nèi)部原理圖,給你放大器的原理圖你能不能搭建一個出來捏

AD8232是一款集成前端,適用于對心臟生物電信號進行信號調(diào)理來進行心率監(jiān)護。它內(nèi)置一個專用儀表放大器(IA)、一個運算放大器(A1)、一個右腿驅(qū)動放大器(A2)和一個中間電源電壓基準(zhǔn)電壓緩沖器(A3)。

AD8232集成專用儀表放大器,可放大ECG信號,同時抑制的電極半電池電位。這是通過間接電流反饋架構(gòu)實現(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。

儀表放大器由兩個匹配良好的跨導(dǎo)放大器(GM1和GM2)、隔直放大器(HPA)和一個由C1和一個運算放大器構(gòu)成的積分器組成??鐚?dǎo)放大器GM1產(chǎn)生一個與其輸入電壓成比例的電流。達到反饋要求時,跨導(dǎo)放大器GM2的輸入端上即會出現(xiàn)大小相等的電壓,從而匹配GM1產(chǎn)生的電流。這種差異會產(chǎn)生誤差電流,該電流由電容C1進行積分。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通過兩個獨立的路徑施加:兩個電阻對輸出信號進行分頻,以設(shè)置100的總增益,而隔直放大器則對與基準(zhǔn)電平的任何偏差進行積分。因此,GM1輸入端上高達±300 mV的直流失調(diào)會以相同幅度但相位相反的方式出現(xiàn)在GM2的輸入端,始終不會導(dǎo)致目標(biāo)信號出現(xiàn)飽和。

為了增大儀表放大器的共模電壓范圍,一個電荷泵對兩個跨導(dǎo)放大器的電源電壓進行升壓。這樣可以進一步防止該放大器在有大共模信號的情況下(如線路干擾)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(RLD)放大器使儀表放大器輸入端上的共模信號反相。當(dāng)右腿驅(qū)動輸出電流注入對象時,它會抵消共模電壓變化,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從跨導(dǎo)放大器GM1獲得。然后,通過一個150 kΩ電阻連接到A2的反相輸入端。可在RLD FB和RLD引腳之間連接一個電容來構(gòu)建一個積分器。從1 nF電容開始比較好,此時交越頻率約為1 kHz(放大器具有反相單位增益時的頻率)。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的開環(huán)增益來提供共模線路抑制。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,進而會導(dǎo)致線路噪聲增加。電容值越小,則交越頻率就越大,因此增益會越大。不利的一面是較高的增益會導(dǎo)致系統(tǒng)不穩(wěn)定,從而使右腿放大器的輸出飽和。請注意,使用此放大器驅(qū)動電極時,應(yīng)在輸出端串聯(lián)一個電阻,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。

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右腿驅(qū)動器電路的典型配置

在雙電極配置中,可使用RLD通過10 MΩ電阻偏置輸入,如“導(dǎo)聯(lián)脫落檢測”部分所述。若未使用RLD,則建議通過直接連接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。

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直接出圖

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記得給心電模塊一個高電平

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c6c0e3fe-c040-11ed-bfe3-dac502259ad0.png

引腳連接

我覺得這個設(shè)計來捕獲腦電是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://ttokpm.com/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
https://wenku.baidu.com/view/dd1856c95d0e7cd184254b35eefdc8d376ee14b6.html?_wkts_=1678328702551&bdQuery=%E7%94%9F%E7%89%A9%E7%94%B5%E6%B5%8B%E9%87%8Fhttps://wenku.baidu.com/view/dd1856c95d0e7cd184254b35eefdc8d376ee14b6.html?_wkts_=1678328702551&bdQuery=%E7%94%9F%E7%89%A9%E7%94%B5%E6%B5%8B%E9%87%8F


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

文章出處:【微信號:TT1827652464,微信公眾號:云深之無跡】歡迎添加關(guān)注!文章轉(zhuǎn)載請注明出處。

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