Elektroencefalograf DIY

[Sova]

Witam szanownych forumowiczów,

dawno nie odwiedzałem forum, więc nie wiem, czy dobrze zaklasyfikowałem wątek. Chciałbym prosić o pomoc w zaprojektowaniu kompaktowego aparatu EEG. Chodzi dokładnie o pomoc w zaprojektowaniu analogowych kanałów wzmacniających bardzo słabe sygnały elektryczne. Posiadam 21 elektrod przeznaczonych do pomiarów EEG. To co chcę osiągnąć to jak najprostszy aparat pomiarowy 21 kanałowy, pozwalający rejestrować i magazynować, albo przekazywać dalej zmierzony i zakodowany sygnał.

Urządzenie chciałbym aby było dość zdecentralizowane. Wszelkie niezbędne elementy analogowe chciałbym aby znajdowały się niedaleko elektrod, a cała logika filtrująca, analizująca, magazynująca lub transportująca, w skrócie cała cyfra, aby znajdowała się w jednym scalaku. Jeśli chodzi o serce układu, planuję je zamknąć albo w strukturze FPGA, albo w programie na jakiś mały mikrokomputer z rdzeniem pokroju AVR lub ARM7TDMI-S. Tak na prawdę chodzi tylko o przetwornik A/C oraz jego jakość. Wszelkie wycinanie szumu i inne transformacje, będą odbywać się już w postaci cyfrowej.

To z czym mam problem to część analogowa. Niestety nie jestem w analogówce zbyt mocny, dla tego chciałbym poprosić o pomoc. Jak wspomniałem wcześniej, chciałbym aby urządzenie posiadało 21 kanałów. Co istotne, 20 kanałów to kanały pomiarowe, ale potencjały odczytane na tych 20 kanałach muszą być mierzone względem potencjału na elektrodzie 21. Krótko mówiąc, jeden kanał ma być jedynie kanałem referencyjnym. Co istotne, każdy z kanałów musi mieć regulowane wzmocnienie. Regulacja musi być napięciowa. Znalazłem specjalne scalaki Voltage Controlled Amplifier, ale niestety są one dość drogie, a nie są też zbyt małe, a o to chodzi.

Chciałbym więc zapytać, czy istnieje możliwość utworzenia prostego układu VCA na elementach dyskretnych? Zależy mi na możliwie małych obudowach SMD (rezystory 0805 lub mniejsze a tranzystory w obudowach SOT23 lub jeśli są dostępne w sklepach, to mniejszych), tak więc dla tego pytam o elementy dyskretne. Kombinowałem sam ze stopniem stałoprądowym na tranzystorze bipolarnym z potencjometryczną polaryzacją bazy. Zastanawiałem się, czy przez regulację napięcia zasilania całego stopnia, dałoby się regulować wzmocnienie kanału. Obawiam się jednak, że wraz ze spadkiem napięcia zasilania, wzrastać będą zniekształcenia kanału.

Innym moim pomysłem, były tranzystory unipolarne w zastosowaniu regulowanego napięciowo rezystora. Napięciowo regulowany rezystor można byłoby zastosować sprzężeniach zwrotnych wzmacniaczy operacyjnych, ale wzmacniacze są też w dość dużych obudowach, nawet w SMD. Innym moim pomysłem było zastąpienie nim rezystora w kolektorze tranzystora bipolarnego we wspomnianym wcześniej układzie stałoprądowego stopnia z potencjometryczną polaryzacją bazy. Wydaje mi się, że zmieniając jego rezystancję miałbym wpływ na wzmocnienie kanału, a wydaje mi się, że rozwiązanie takie nie zniekształcałoby sygnału. Ale to są moje pomysły, aby przedstawić czego tak naprawdę poszukuję.

Muszę też wyciąć 50Hz analogowo w każdym z kanałów, ale to załatwię przy pomocy aktywnych filtrów w kanale. Sterowanie wzmocnieniem każdego z kanałów zajmować się będzie serce urządzenia.

Co jeszcze uważam za przydatne, chciałbym zrobić multipleksację kanałów względem przetwornika A/C, który będzie zasobem współdzielonym. Założeniem urządzenia jest detekcja częstotliwości w paśmie 0-100Hz z wyciętymi częstotliwościami w okolicach 50Hz. Przy tak małych częstotliwościach mogę pozwolić sobie na przełączanie kanałów i podział jednego przetwornika na wszystkie. Wpadłem na pomysł, aby kanał zasilać jedynie na czas pomiaru/detekcji sygnału EEG. Przez całą resztę czasu, kanały chciałbym aby były wyłączone. Chciałbym po prostu oszczędzać energię, bo będzie czerpana z baterii, a dodatkowo chcę uniknąć przegłosów w kanałach.

Jeśli chodzi o konkrety co do kanałów analogowych:
pasmo kanałów: od 0 do 50 oraz od 50 do 100 Hz
sygnał wejściowy: od 1 do 200 mV
wzmocnienie regulowane: od 20 do 200 V/V

Bardzo proszę o pomoc
pozdrawiam serdecznie
Sova

Edit: Generalnie w dziale DiY umieszczamy projekty, które są gotowe, i chcemy się nimi pochwalić (umieścić wskazówki dla osób które chciały by zbudować coś podobnego), albo takie, które będziemy realizować na żywo w swoim temacie, i najważniejsze umieścimy tutaj wyniki pracy.
Na razie zostawię, ale jeśli się w tym kierunku nie rozwinie to przy najbliższym sprzątaniu może wylecieć do innego działu.
Pajączek.

[ACeK]

Tu masz przyklad ti. Wiele ukladow scalonych dostepnych jest jako sample ads1198

Btw Troche teori tu edw

[Sova]

Bardzo dziękuję za pomoc. Właśnie dla tego lubię zadawać konkretne pytania konkretnym osobom =D

[Wojtek]

Proponuję abyś przyglądnął się materiałom umieszczonym tutaj