[實用新型]一種高精度單芯片腦機接口電路

有效

• 申請號: 201520284112.4
• 申請日: 2015-04-29
• 公開（公告）號: CN204797833U
• 公開（公告）日: 2015-11-25
• 發明（設計）人: 楊進
• 申請（專利權）人: 南京鐵道職業技術學院
• 主分類號: A61B5/0476
• 分類號: A61B5/0476
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

技術領域

本實用新型屬于腦電信號檢測領域，可應用于腦機接口(BCI)系統。

背景技術

腦機接口(BCI)是研究腦電波的重要手段，由于腦電波電壓非常微弱，加上人體阻抗的特殊性，外界和電路內部干擾等因數，傳統的腦電波采集系統需要通過非常復雜的前置放大電路、多級放大電路、濾波電路、共模電壓偏置電路、陷波電路、模數轉換電路等組成，往往放大倍數在6萬倍以上才能提供給A/D采樣芯片，由于對模擬電路設計要求特別嚴格，需要豐富的電路調試經驗。腦波信心常常淹沒在強大的背景噪聲中，檢測電路需要具有高輸入阻抗、高共模抑制比、高增益、低噪聲、低溫漂、抗干擾能力強的特點。傳統方案中大量采用了運算放大器，對電路板制作提出很高要求，實際應用中性能往往難以達到預期效果。

發明內容

為了解決上述問題，本實用新型提供了一種高精度單芯片腦機接口電路，具體由以下技術方案實現：

一種高精度單芯片腦機接口電路，包含電極接口、集成腦電波采集芯片、單片機、藍牙通訊模塊、電源模塊。

所述的高精度單芯片腦機接口電路，其進一步設計在于，所述電極接口與集成腦電波采集芯片連接，分別是采集電極、參考電極、偏置驅動輸出電極和屏蔽接口，電極接口所有引腳與ESD保護二極管陣列芯片TPD4E001連接，防止靜電對該高精度單芯片腦機接口電路的危害。

所述的高精度單芯片腦機接口電路，其進一步設計在于，所述集成腦電波采集芯片采用了ADS1299專業腦波采集芯片，該芯片內置前置放大電路、右腿驅動偏置電路和24位A/D轉換器，其與電極接口及單片機連接，單片機用來配置ADS1299內部寄存器設置右腿驅動偏置電路、多路采集通道選擇以及讀取模數轉換數據.

所述的高精度單芯片腦機接口電路，其進一步設計在于，所述單片機型號為8位低功耗單片機AT90S2313-4PI，其分別與集成腦電波采集芯片及藍牙模塊連接，通過SPI通信控制并讀取ADS1299A/D轉換數據，最后將數據通過串口發送給藍牙模塊。

與現有技術相比，本實用新型的優點在于：大大簡化了前端電路設計，無需外置的前置放大電路和后級放大電路，電路結構特別簡單，采集電路具有高直流輸入阻抗和高共模抑制比的特點，無需外置右腿偏置驅動電路，抗干擾能力強，采集精度高、誤差小。

附圖說明

圖1為本實用新型的結構示意圖；

圖2為本實用新型的核心電路原理圖；

具體實施方式

下面結合附圖和實施例對本實用新型進一步說明。本實用新型僅僅是對本實用新型實施方式的描述，并不對本實用新型的范圍有任何限制。

實施例1

如圖1所示，一種高精度單芯片腦機接口電路，包含電極接口、集成腦電波采集芯片、單片機、藍牙通訊模塊、電源模塊。

所述的電極接口與集成腦電波采集芯片連接；所述的集成腦電波采集芯片與電極接口和單片機連接；所述的單片機與集成腦電波采集芯片和藍牙模塊連接連接；所述的藍牙模塊與單片機連接；所述的電源模塊為集成腦電波采集芯片、單片機和藍牙通訊模塊提供工作電源。

如圖2所示，為本實用新型的核心電路原理圖。包含芯片U1，芯片U3，芯片U4，芯片U5，藍牙模塊U2，接口座JP1和其它輔助電子元件。其中U1為ESD保護二極管陣列芯片TPD4E001，U3為腦電波專業采集芯片ADS1299，U4為高精度低溫漂運算放大器OPA376，U5為低功耗單片機AT90S2313-4PI。U1的引腳1與接口座JP1的引腳1連接，用于與偏置驅動輸出電極連接，U1的引腳2與接口座JP1的引腳2連接，用于與參考電極連接，U1的引腳4與接口座JP1的引腳5連接，用于與采集電極連接；U3的引腳61和63為內置右腿偏置驅動輸出接口，與電阻R1和電容C1共同構成右腿偏置驅動電路，抑制腦電波中的共模噪聲；U4的引腳3與貼在人腦前額中心的采集電極連接，用于采集腦電波低頻信號；U3的引腳17與U4的引腳7連接，可抑制內部放大電路共模噪聲；U4的引腳1為屏蔽接點，與JP1上外接的采集電極的屏蔽層和參考電極的屏蔽層連接；U5的引腳12、13、14、15、16、17、18分別與U3的引腳38、35、36、34、43、39連接，用來控制ADS1299內部偏置電路、多路通道采集選擇和模數轉換；藍牙模塊U8與單片機U1的引腳2和3連接，通過無線通信方式向上位機發送腦電波數據，這樣可以排除50Hz的低頻干擾信號，省去非常復雜陷波器等濾波電路。

以上所述，僅以本實用新型較佳的具體實施方式，但本實用新型的保護范圍并局限于此，任何熟悉本技術領域的技術人員在本實用新型披露的技術范圍內，可想輕易想到的變化或替換，都應涵蓋在本實用新型的保護范圍之類。因此，本實用新型的保護范圍應該以權力要求書的保護范圍為準。