摘 要

Abstract II

1 绪论 1

1.1 课题研究背景及意义 1

1.2 脑电信号的中外研究 1

1.3 课题内容安排 2

2 相关内容介绍 3

2.1 脑电信号的性质及分类 3

2.2 脑电的产生机理 4

2.3 放大电路介绍 4

2.3.1 放大电路的性能指标 4

2.3.2 多级放大电路介绍 4

2.4 本章小结 5

3 Multisim简介 6

3.1 Multisim概述 6

3.2 Multisim功能介绍 6

3.3 Multisim用户界面及基本操作 7

3.3.1 Multisim用户界面 7

3.3.2 Multisim仿真基本操作 7

3.4 本章小结 12

4 脑电信号放大电路设计 13

4.1 芯片介绍 13

4.2 硬件设计 16

4.2.1 一级电路设计 16

4.2.2 二级电路设计 16

4.3 总体放大电路设计 17

4.4 本章小结 17

5 脑电信号放大电路的仿真与测试 19

5.1 一级电路仿真 19

5.2 二级电路仿真 21

5.3 总体电路仿真 23

5.4 本章小结 25

6 放大电路实物制作与测试 26

7 小结 29

参考文献 30

致谢 31

摘要

脑电信号隐藏了大脑中的重要信息，因而脑电信号对于人体大脑的生理研究、临床诊断十分重要。脑电信号是很微弱的，它的电压大小是微伏级，这对于脑电的采集造成了较大的困难。若想对脑电信号进行有效的处理、显示或记录，则需要将信号进行放大，以达到采集系统要求的大小范围，从而方便脑电信号的采集，所以脑电信号前置放大电路在整个采集系统中起到很重要的作用，本文介绍了一种基于集成化仪表放大器INA121和INA128的基础上的放大电路。

首先，对脑电信号的特点进行了分析，充分了解它的特点，来针对它设计电路，也从理论上对放大电路的特征做了研究，来选择适合脑电信号的放大芯片并且设计合理的电路。其次，在Multisim软件上设计放大电路，该电路是二级同相并联放大电路，并且通过模拟脑电信号，更改信号的频率，导入采集到脑电信号的.txt文件，对电路进行了仿真。然后，在仿真电路的基础上，做出了实物，对它也做了测试。该放大电路的仿真结果证明，本文设计的基于同相并联的二级放大电路可满足对脑电信号的放大需要，达到了预期的要求。

关键词：脑电信号；前置放大；增益

Abstract

Brain electrical signals hide important information in the brain，so brain electrical signal is very important for the human body's physiological research, clinical diagnosis. However, the EEG signals is very weak and its voltage is microvolt，this has caused great difficulty to the collection of EEG. If you want to make an effective treatment of brain electrical signals, display or record, the signal should be amplified to reach the size range of the acquisition system, in order to facilitate the acquisition of EEG signals, so the EEG preamplifier circuit plays a very important role in the whole collection system, this paper describes an amplifier circuit based on integrated instrumentation amplifier INA121 and INA128.

Firstly, characteristics of EEG signal are analyzed, fully understand its characteristics, so we can design the circuit, also we can study the theory of characteristics of an amplifier circuit to select suitable for EEG signal amplifier chip and reasonable design of the circuit. Secondly, in Multisim software design amplifier circuit, the circuit is two parallel connected noninverting amplifier circuit, and through the simulation of EEG signal, the frequency-setting in the circuit is similar to the EEG signal as the input signal, after importing the.txt file of the EEG signal, simulation of the circuit is conducted. Then, on the basis of the simulation, a practical circuit was made and tested. The simulation results of the circuit are generally right. The design of the two stage amplifier based on phase parallel connection can satisfy the need of the amplification of the EEG signal.

Keywords: EEG signal, preamplifier; gain

1 绪论

1.1 课题研究背景及意义

生物科学和脑科学在21世纪是很受重视的，尤其现在在全球，对于人脑的语言、思维、学习等认知功能的研究成为现在科学发展的主流方向之一，认知功能是人体机能的重要技能之一，目前对于认知功能的研究，方法有很多，但是通过对脑电信号的分析，可以更好地研究认知功能。

大脑作为一个人体的核心部位，它相对其它器官来说，是更为精确复杂的，人脑在工作时、休息时、思考时的等等情况下会产生不同类型的脑电信号，因而脑电信号储存了大脑中的许多重要信息，通过研究这些信号的变化，可以反应一部分大脑的讯息。所以脑电信号对于人体大脑的生理研究、临床诊断十分重要，人的脑部会产生疾病，这种疾病有很多种，例如癫痫病、脑血管疾病、肿瘤等脑部疾病。人的脑部的在各种活动时产生的生物电可以通过脑电图反映出来，而这些电信号是用一定的仪器检测的，所以通过脑电图可以对这些疾病进行检查，并且如果定时来医院检查，也可以预防这些疾病。