AD977A在脑电信号采集系统中的应用

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。