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[参考译文] 需要帮助找到适合 EEG 有源传感器电极设计的 OPAMP

Guru**** 1807890 points
Other Parts Discussed in Thread: ADS1299, OPA376, TLV376, OPA387, OPA391, OPA397, OPA392
请注意,本文内容源自机器翻译,可能存在语法或其它翻译错误,仅供参考。如需获取准确内容,请参阅链接中的英语原文或自行翻译。

https://e2e.ti.com/support/amplifiers-group/amplifiers/f/amplifiers-forum/1066276/need-help-in-finding-a-suitable-opamp-for-eeg-active-sensor-electrode-design

线程中讨论的其他部件:ADS1299OPA376TLV376测试OPA387OPA391OPA397OPA392

您好,

我们正在研究 EEG 设备的产品开发。我们已经选择了用于 EEG 前端采集的 ADS1299。现在我们必须设计 EEG 的有源电极,在这种情况下我们将使用干电极,所以有源电极是最佳选择。 我们找不到任何参考设计。能否建议我们在设计中使用与 ADS1299输入兼容的最佳和可用的运算放大器部件。我们有点困惑,比如我们应该使用精密放大器/通用运算放大器还是仪表运算放大器 我们 可能需要一个非常低的偏移量,较高的 CMMR, 低噪声放大器可以使用-2.5至+2.5双极性电源。请向我们推荐部件号,如果有可用的有源 EEG 电极参考设计,请分享。尺寸越大,尺寸越小,因为整个有源电极 电路都必须合适 在直径小于10mm 的印刷电路板中。 谢谢你

此致

N.Chandra Sekhar 博士,博士

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    你好,钱德拉,

    由于没有导电凝胶,干电极的欧姆要比湿电极高得多。 干电极的等效电路电阻过高(10k...100k ?) 与高电容(10...100N ?)并联,电极到电极的值变化很大。 因此,为了获得较高的共模抑制,有源电极的前置放大器的输入阻抗在信号频率范围内应该非常高。 采用具有 JFET 或 CMOS 输入级的 OPAMP。 (这也可以最大限度地降低爆米花噪音的风险。) 采用具有极低共模输入电容的 OPAMP。 每一个 pF 都很重要! 并避免在输入过滤中出现额外的电容。 只能在 OPAMP 输入端使用限流电阻器。 如果输入二极管夹具完全与低接点电容二极管配合使用,这些二极管显示超低泄漏电流。

    对于最低噪声,请使用 OPAMP,它不仅显示低输入电压噪声,还显示低输入电流噪声。 请记住,低频电极阻抗非常高。 寻找低噪声运算放大器,特别是在非常低的频率下! 低噪声10kHz 但高噪声100Hz 的 OPAMP 不是您应该搜索的内容。 但是,请寻找一个在最低频率下噪音非常低的 OPAMP。

    重要提示:请仅使用电池为直接接触病人的电子元件供电。 将前端电子设备连接到主电源设备时,请使用安全的电隔离装置!!!!!

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    主席先生,你好,

    非常感谢您的详细回复。是的,设备是由电池供电的。先生,如果您能够筛选出一些特定的部件号以开始,那将会非常好。bcz 有许多参数,导致如此混乱。此外,在纯模拟电子设计中, 我们的专业知识有限。因此,如果您能获得帮助和任何参考设计,这将是很好的。它还需要在哪种配置中进行连线?  

    我们可以使用仪表放大器来实现此目的吗?   

    谢谢你

    钱德拉

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    你好,钱德拉,

    这取决于您打算如何排列电极。 有多种选择。

    最大共模抑制可通过预放大器实现,该预放大器只能用作增益为1的缓冲器。 通过仪表放大器的共模抑制将在第二步完成,其中两个相邻信道的信号将在仪表放大器中相互减去。 这提供了最佳的共模抑制,因为没有增益设置电阻器及其制造公差和偏移。 另一个优点是没有输入电缆,其额外且不可预测的杂散电容也不存在。 输出电缆的驱动电阻非常低,从而保持公共模式抑制过高。 在这种情况下,预放大器中可以使用标准 OPAMP。

    这是您计划的吗?

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    OPA376通常用于此类应用。

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    你好,N. Chandra 博士,

    感谢您的发帖。 我可以帮帮你。

    请观看此培训视频 :https://training.ti.com/designing-signal-conditioning-circuits-single-lead-electrocardiogram-ecg?context=1148465-1148591

    干电极将在1:50讨论。 Kai 是正确的,OPA376 / TLV376是放大器的常见选择。  

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    嗨 Kai 和 Tamara,

    感谢您的宝贵意见。在 OPA376和 TLV376的数据表中,它被称为单电源电压。但在规格中,它所提到的-+2.75最大值。我可以将这些-vs 的-2.5V 和 +vs 的+2.5连接起来吗?  

    此外,为了将其配置为单位增益缓冲器,只需将 V+连接到干电极,并将 V-连接到输出。输入/输出中是否需要任何电源电容器或任何其他电容。 我认为我们可能需要使用 ESD 保护二极管进行输入和输出。在这种情况下,我是否还需要接线接地端? 输入和输出上的其他组件是否会对信号造成干扰?

    驱动电压将是 ADS1299的偏置输出。我是否需要在缓冲前置放大器阶段参考此电压? 如果是,如何?

    很抱歉,在我们进行实际测试之前,我有这么基本的问题,只想了解更多详细信息。 谢谢你

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    钱德拉博士,您好,

    很高兴为您提供帮助!

    您可以在 OPA376 / TLV376上使用-2.5V 至+2.5V 等双电源。  

    噪音可以通过电路的整体电源针脚和运算放大器本身传播到模拟电路中。 旁路电容器可以通过在模拟电路的本地提供低阻抗电源来降低耦合噪声。 您可以在 µF 每个电源引脚和接地之间连接低 ESR 0.1 μ A 陶瓷旁通电容器,并尽可能靠近设备。

    在上面链接的同一个视频中,您可以参考时间3:38,了解驱动放大器的电路示例。 AD1299的输出将馈入此放大器。  

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    你好,钱德拉,

    “右腿”导管始终用于心电图放大器。 另一方面,在 EEG 放大器中,有时可以看到,通常的“右腿”连接被忽略,而头部的一个电极被连接到信号接地。 换句话说,如果您的头部有“n”电极,“n-1”电极的信号会被主动放大,其中一个电极会连接到信号接地。 这种方法应确保主动放大电极的共模电压不会移动到距离信号接地太远的位置。

    另一个提示:如果连接到 OPAMP 输出的电缆,应在 OPA376输出处添加10...20R 隔离电阻器以确保稳定性。 请参阅 OPA376数据表第7.3.3节和图22。

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    主席先生,你好,

    谢谢你的帮助,似乎通过提供的信息,我可以开始设计,但遗憾的是,OPA376似乎已经缺货,甚至没有任何地方可以使用。OPA387是否可以使用,似乎 它的偏移量仍然较低。但即使如此,也是缺货。有任何替代方案?

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    你好,钱德拉,

    此处不应使用切碎器运算放大器,因为活动电极的极高源阻抗往往会发出非常大的噪音。 因此,我不会选择 OPA387。

    许多其它运算放大器可以代替 OPA376使用,但大多数运算放大器噪音更大。 OPA391可能是一个不错的选择,因为输入偏移电压非常低,输入电容也非常低。 不幸的是,噪音比 OPA376高。

    也许塔马拉可以帮助替代方案?

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    钱德拉博士,您好,

    您可以考虑对 TLV376进行采样/测试: https://www.ti.com/product/TLV376#order-quality 

    这是 OPA376稍稍稍稍稍稍稍稍稍稍稍稍稍稍稍稍稍稍稍稍稍稍稍稍稍稍稍稍稍稍稍稍稍放松  

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    您好,Tamara 和 Kai,

    谢谢。但 TLV376似乎有更高的偏移量,大约为100微伏。如果 EEG 应用需要最低偏移量,这种情况会更好。谢谢

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    您好,Tamara 和 Kai,

    我从茄盒中找到了 OPA392和 OPA397部件,这些部件是否可以取代 OPA376。谢谢

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    钱德拉博士,您好,

    是的,您可以使用 OPA392或 OPA397作为 OPA376的替代解决方案。