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新型脑电信号放大检测电路的设计
来源:本站整理  作者:佚名  2008-02-27 14:38:00




    LT1167构成后级放大器,将双端差动输出信号转换为常用的单端输出信号。该级可做到很高的增益(通过改变Rg的大小),从而得到较高的共模抑制比。
    共模信号取样驱动电路由两个等值电阻R4、R5和由UlC构成的电压跟随器等组成。由于U1A和U1B构成的并联型双运放仪器放大器的输出阻抗很低,通过采用共模驱动技术,可避免阻容耦合电路中的阻、容元件参数不对称导致的共模干扰转换成差模干扰的情况发生。
    人体地共模反馈电路(右腿驱动电路)。由共模取样驱动电路取出的两电极共模电压经过U2A(电压跟随器)和UlD(反相放大)后回馈到头部,跟原来的共模电压相加,形成共模电压负反馈电路,减小了共模电压的输入值,从而提高了电路抵抗工频干扰的能力。
    由共模取样驱动电路取出的两电极共模电压经过R13接至两输入电极的屏蔽层。它可以减少引线分布电容的分流效应,使其对放大器的输入阻抗影响尽可能地减少,从而使CMRR不降低。
    浮地跟踪电路(又称为浮地跟随器)由U2B、R17构成,R17一端接前端部分正、负电源的公共端,从而使电源浮置起来。如果U2B具有理想特性,则使正、负电源电压的涨落幅度与共模输入电压的大小完全相同。虽然共模输入电压仍旧加在U1A、U1B的同相端,但却因放大器本身电源对共模输入信号的跟踪作用,使其影响大大削弱。即使U1A、UlB的参数不完全对称,但由于有效共模电压减少了,转化为差动而形成的误差电压就很少了,相当于提高了前置级的共模抑制能力。
    在图2中,UlC的输入信号取自U1A(输入为Vin1、输出为V01)和U1B(输入为Vin2、输出为V02)输出端两个串联电阻R4和R5的中点电压Vc,即Vc=l/2x(V01+V02),当只有差模信号(V01=-V02)的输出时,Vc=0,则运放UlC的输出电压等于O,等同于接地;而当有共模电压和差模信号输入时,U1C的总输出中只包含输入信号的共模部分Vc=l/2x(Vin1+Vin2)。从而使得共模信号不经阻容耦合电路的分压而直接加在集成仪用放大器U3的输入端,避免了由于阻容耦合电路的不匹配而降低电路整体的共模抑制比。

    图2所示电路的差动输出可以由式(1)计算:

   
    其中Adu3是集成仪表放大器LT1167的差模放大倍数,且Adu3=(49.9 kΩ/Rg)+1
    该电路的高通截止频率fc可以表示为:

   
    其中:F1、F2、…为各级放大器的噪声系数,K1、K2…为各级放大器的功率增益。可见多级放大器的噪声系数将主要由第一级噪声决定。前置放大的总等效输入噪声电压与闭环增益成反比,适当加大第一级的差模放大倍数有利于降低噪声。所以在设计中挑选了具有很低噪声的集成运算放大器LMH6626,后级放大器选用LT1167。

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