Multisim脑电信号检出的电路设计与制作仿真(3)
图2.3 单极导联 图2.4 双极导联
2.3 脑电信号检出的原理
脑电信号十分微弱，因此在测量脑电信号时会十分困难。测量脑电信号时，首先将信号输入传感器并输出成电流或电压，此时的电流或电压十分微弱，然后将其输入放大器放大到适合观测的大小。由于放大器同时会放大环境噪声，这将大大影响脑电信号的输出质量。噪声是指的是影响或干扰目标信号的多余信号，它包括电路外部产生的噪声，也包括电路内部的噪声。外部环境噪声主要有50Hz及其谐波交流噪声。由组成检测电路的元件产生的内部噪声称之为固有噪声，为我们习惯上所指的噪声。固有噪声的大小决定了系统的分辨率和可检测的最小信号幅度，它具有随机的性质，一般用概率和统计的方法来表述其大小和特征。因此，脑电检出电路必须提高信噪比，去除环境噪声的干扰。
系统首先经由的置放大电路，借助其高输入阻抗和高共模抑制比降低外来噪声和共模干扰，放大脑电信号以便更好的进入下一级滤除噪声干扰。接着信号进入高、地通滤波器和50Hz陷波器，滤除信号中的直流干扰、高频谐波干扰和工频干扰。最后为使信号能进行A/D转换将信号进入主放大器放大。
2.4 脑电信号源与电极等效电路
在人体内部，脑电细胞源于脑干细胞，通过离子进行传导到头皮表面，此
时通过头皮上的电极探测并输入脑电检出系统。通常使用的电极装置是湿式接触电极，使用者需要在电极与皮肤之间涂抹上电导液，因此电极与电导液之间会形成半电池电位差，即电极极化电压。电极极化电压可以达到50mv，比脑电信号大的多，因而产生了直流干扰[16]。
图2.5 脑电信号源与电极等效电路
如图2.5为脑电信号源与电极等效电路， 为脑电信号源，RB1、RB2为肌体电阻，RS1、RS2为头皮电阻，RF1、RF2为皮肤分泌液电阻，VE1、VE2为电极极化电势，RL1、RL2为导线电阻，CL1、CL2为接地电容。我们将肌体电阻，头皮电阻，皮肤分泌液电阻一起并称为脑电信号源内阻抗Z1 、Z2 且
其中肌体电阻比较小，头皮电阻和皮肤分泌液电阻合称为皮肤接触阻抗，则脑电信号源内阻抗主要取决于皮肤接触阻抗。每个人的汗腺分泌状况和皮肤清洁程度决定了皮肤接触阻抗，因此各人的皮肤接触阻抗都不尽相同随时变化，并且同一个人的各电极接触处阻抗也很可能互不平衡。
由上述分析我们得知：
（1）电极极化电压很大，会导致产生直流干扰引起脑电放大器输出基线不稳甚至放大器饱和，必须加以滤除。
（2）人体作为一个信号源内阻很高，且阻抗易变而互不平衡。