前言
脑电信号EEG(Electroencephalography)是由脑神经活动产生并存在于中枢神经系统的自发性电位活动,含有丰富的大脑活动信息。它是大脑研究、生理研究和临床脑疾病诊断的重要手段。记录脑电信号,可为临床诊断提供依据。因此,提取脑电信号具有重要的现实意义。由于脑电信号处理一般都是基于数字技术,因此电极采集到的模拟信号经信号调理后,通过A/D转换器转换成数字信号是必不可少的过程。这里提出一种基于FPGA和AD977A的脑电信号数据采集系统,采用FPGA作为信号处理器,并控制模数转换,从而实现高可靠性,高通用性的脑电信号数据采集系统。
2 系统总体设计
通过对人体进行视觉刺激、听觉刺激或神经刺激,使人体的大脑皮层产生一个诱发电位,通过电极连接来获取该诱发电位,将此电位经放大滤波后使其满足采集系统要求,输出的模拟信号通过高速串门A/D转换器AD977A进行模数转换。给FPGA一个启动/停止信号,用其控制模数、数模转换等。采用USB器件与FPGA直接连接,这样通过时序即可控制FP-GA与USB的通信。图1为系统总体设计框图。
3 高速串行A/D转换器AD977A简介
A/D转换器种类很多,其中F1ash A/D转换器的转换速度高,但分辨率低,适用于雷达信号的采集及处理等方面;∑-△A/D转换器的转换精度高,但转换速度低,适用于音频及低频信号的采集处理等领域;逐次逼近型A/D转换器的转换速度和分辨率介于前两者之间,适用于控制系统等中速率采集而分辨率要求较高的场合。而AD977A是一款逐次逼近型A/D转换器,AD977A具有以下主要特点:单电源5 V供电;最高采样速率为200 kS/s;内部2.5 V参考电源可选;高速串行数据接口;内部时钟可选;低功耗,最大功耗100 mW,省电模式下50 μW;输入电压范围:单极性0~4 V,0~5 V和0~10 V;双极性-3.3~+3.3 V,-5~+5 V和-10~+10 V;采用20针DIP或SOIC封装。AD977A内部功能框图如图2所示。