FreeEEG32-32通道同步ADC生物电采集系统
关于32通道同步ADC采集系统答疑
最近在设计一套拥有更加灵活的采集系统，
这篇文章会回答很多问题，也会给出一些具体的设计指导，理论先行虽然是会快人一步，但是实践始终是最重要的。
高共模抑制比： 能够有效抑制共模干扰，提高抗干扰能力。
可编程增益： 可以根据不同的信号幅值调节增益，提高灵敏度。
内置滤波器： 可以滤除不需要的频率成分，提高信噪比。
内置参考驱动放大器： 提高参考电极的驱动能力。
内置高精度低压差稳压器： 为芯片提供稳定的电源。
支持基线快速恢复： 提高信号的稳定性。
支持直流耦合输入： 可以测量直流成分。
支持干电极： 提高用户舒适度。
高ESD保护： 提高芯片的抗静电能力
会分析里面的每一点对采集系统的影响。
EEG信号主要反映大脑神经元的电活动，是一种非常微弱的生物电信号。它包含了直流成分和交流成分。
直流成分： 主要反映大脑的静息状态，以及慢波活动，如深度睡眠时的δ波。
直流漂移： 直流信号容易受到漂移的影响，需要采取相应的措施，如使用差分放大器、自动零点校准等。
传统的EEG采集系统通常采用交流耦合，即通过一个高通滤波器来滤除直流成分。而直流耦合则直接将电极上的电位信号放大，从而保留了直流成分。
直流耦合对放大器的性能要求更高，需要选择低噪声、高稳定性的放大器。
交流成分： 主要反映大脑的动态活动，如α波、β波等，这些波形与人的意识状态、认知功能等密切相关。
ADMX3652-便携六位半电压表-这里面的挑战有一个就是直流漂移。
单端输入（Single-ended Input）：信号相对于一个公共参考点（通常为地）的电压值。这是最常见的输入方式，简单直观。
差分输入（Differential Input）：信号相对于另一个信号的电压差。这个“另一个信号”通常是另一个通道的输出，或者是一个参考信号。两个通道上的共模噪声会被抵消，有效提高信号的信噪比。
为了兼顾单端输入的简单和差分输入的抗噪性，还有一种伪差分输入。它将单端信号的一端接入差分输入的正端，另一端接地，从而获得一定的共模抑制能力。但由于输入信号的阻抗和其地线的阻抗不同，所以在受到干扰时产生的电压尖峰也不会相等，所以共模抑制能力并不是很强。
差分输入引脚 (INP1, INN1, INP2, INN2)：用于采集脑电信号的差分输入。
电源引脚 (VDD, LDOIN)：
为芯片提供工作电源。
LDOIN为内部低压差稳压器的输入，用于产生稳定的1.8V电源供内部电路使用。
控制引脚 (EN, FR, CHLEN, RESET)：
EN：使能信号，控制芯片的工作状态。
FR：快速恢复控制，用于在特殊情况下快速恢复芯片工作。
CHLEN：通道使能，控制各个通道的使能状态。
RESET：复位信号，用于将芯片复位到初始状态。
SPI接口引脚 (CS, SCLK, SDI, SDO)：
输出引脚 (VO1, VO2, LDF)：
VO1, VO2：模拟输出，连接到模数转换器（ADC）的输入端，用于将模拟的脑电信号转换为数字信号。
LDF：导联脱落检测输出，用于检测电极是否与头皮接触良好。
偏置引脚 (BSOUT, BSINV)：
用于驱动电极，提供偏置电流，有助于提高信号质量。
其他引脚 (VDDIO, GND)：
VDDIO：数字接口IO电压控制输入，用于匹配外部电路的电压。
GND：地，连接到系统的接地。
上面是参数表，很简单，来分析一下电性能
输入端性能：
差分输入模式：支持DC耦合，适用于采集静态和动态脑电信号。这里就看上面
输入范围：根据公式(VDD-0.15)/Gain计算，输入范围可调。后面有
输入阻抗：无源情况下输入阻抗较高，有利于减少噪声引入。
共模抑制比(CMRR)：100dB，表明芯片对共模噪声具有较强的抑制能力。
电源抑制比(PSRR)：85-105dB，表明芯片对电源噪声不敏感。
放大电路性能：
增益：第一级固定增益，第二级增益可调，满足不同应用需求。
带宽：0.05Hz-200Hz，覆盖了大部分脑电信号的频段。
噪声性能：
输入噪声：1uVrms，噪声水平较低，有利于提高信噪比。
驱动电路性能：
输出电压摆幅：可达VDD，能够驱动各种负载。
负载电阻：可驱动10kΩ-100kΩ的负载。
增益带宽积：10kHz，满足一般应用需求。
内部给出了这个LDO的参数
就是这样的
这个是数字系统的电源-1.8或者3.3
Supply Range (LDOIN): LDO的输入电压范围为1.8V到3.6V，这意味着芯片可以在较宽的电源电压范围内工作。
LDO Output Voltage (VLDO): LDO的输出电压有两个固定值：当输入电压为1.8V时，输出电压为1.79V；当输入电压为3.3V时，输出电压为1.8V。这表明LDO的输出电压与输入电压有一定的关系，但变化范围较小。
LDO dropout (Vdrop): LDO的压差，即输入电压与输出电压的差值。当负载电流为10mA到30mA时，压差最大为30mV。较小的压差意味着LDO可以在输入电压较低的情况下仍能保持稳定的输出电压。
Supply Current (Isupply): LDO的静态电流，即在无负载情况下LDO消耗的电流。单通道模式下，静态电流为140uA；双通道模式下，静态电流为220uA。较小的静态电流有助于降低芯片的整体功耗。
Load Current (IL): LDO的最大输出电流，可以达到30mA，足以满足芯片内部电路的供电需求。
Startup Time (Tst): LDO的启动时间，即从上电到输出电压稳定所需的时间。在1.8V到3.6V的输入电压范围内，启动时间最大为100us，表明LDO具有较快的启动速度。
Shutdown Current (Ileak): LDO的关断电流，即在关闭状态下LDO的漏电流。关断电流仅为0.5uA，表明LDO在关断状态下功耗极低。
Load Capacitor (C): LDO输出端的滤波电容，用于改善输出电压的稳定性。
Operation Temperature (Ta): LDO的工作温度范围为0℃到70℃，能够适应大多数的应用环境。
ESD Ratings: LDO的静电防护能力，HBM模型下的ESD耐压为±4kV，CDM模型下的ESD耐压为±500V，具有较强的抗静电能力。
接下来是单元组件了：
这个是示意图
实际也差不多
其实可以看到是这个组件又构成了一个反馈圈
就是这样的
所有的仪表放大器都有
R是来限制反灌出来的电流
偏置驱动电路的主要目的是抑制共模干扰。在生物电测量系统中，电源线、荧光灯等都会产生共模噪声，这些噪声会叠加在测量信号上，影响测量精度。
偏置驱动电路通过对共模信号进行感知和反馈，从而减小共模信号的幅度，提高系统的抗共模干扰能力。
驱动电极通过偏置驱动电路，将一个参考电压施加到身体上，从而最小化电源线和其它干扰源引起的共模电压的影响。
减少运动伪影: 对于可穿戴设备，身体运动会引入大量的运动伪影，驱动电极可以有效抑制这些伪影。
驱动电极位置: 驱动电极可以放置在任意位置，并不局限于靠近输入电极。
电极隔离: 驱动电极必须与输入电极完全隔离，避免短路。
安全考虑: 在驱动电极与被测对象之间应串联一个电阻，限制电流，确保安全。
AMP1
共模信号检测: 偏置放大器（BIAS-AMP1）检测输入端的共模信号。
负反馈回路: 检测到的共模信号经过反相后，驱动被测对象，形成一个负反馈回路。
共模抑制: 负反馈回路使得被测对象的共模电压保持在一个较窄的范围内，从而有效抑制了共模干扰。
右腿驱动电路-看不懂也没有办法版
BIAS-AMP1: 检测输入端的共模信号。
BIAS-AMP2: 将检测到的共模信号反相后驱动被测对象。
这个C用作积分
电容C: 与BSINV和BSOUT端连接，形成一个积分电路，用于改善低频段的共模抑制效果。
电容C的值: 电容值影响共模抑制的频率范围。较大的电容值可以改善低频段的共模抑制，但会降低高频段的增益，甚至导致系统不稳定。
电阻R: 连接在BSOUT端和被测对象之间，用于限制驱动电流，保护电路和被测对象。
电阻R的值: 电阻值决定了驱动电流的大小。过大的电阻值会降低共模抑制效果，过小的电阻值可能损坏电路或被测对象。
放大器带宽: 放大器的带宽决定了电路能够抑制的最高频率的共模噪声。
KS1091/KS1092芯片采用带通放大器（BP-AMP），由于其高通滤波特性截止频率极低，信号可能需要数秒才能稳定。这种长时间的稳定时间在电极首次连接等情况下会给用户带来不便。
快速恢复电路就是为了解决这个问题，通过在输出端检测到饱和状态后，快速建立一个低阻抗回路，从而加速信号的稳定。
饱和检测: 信号通道的输出连接到窗口比较器，当输出信号达到饱和状态时，窗口比较器产生触发信号。
低阻抗回路建立: 触发信号触发开关逻辑，在BP-AMP的输入端和输出端之间建立一个低阻抗回路。
快速稳定: 由于低阻抗回路的存在，信号能够更快地稳定下来。
定时结束: 经过一段时间的延迟后，低阻抗回路断开，电路恢复正常工作。
内部导联脱落检测: 可以通过芯片内部的导联脱落检测输出（LDF）引脚触发快速恢复功能。
外部控制信号: 可以通过FR引脚输入外部控制信号来触发快速恢复功能。外部控制信号可以由微控制器产生。
加速信号稳定: 有效缩短了信号稳定时间，提高了用户体验。
灵活的控制方式: 支持内部和外部两种触发方式，适应不同的应用场景。
快速恢复时间: 快速恢复时间需要根据具体应用场景进行调整，过短的恢复时间可能导致误触发，过长的恢复时间则达不到快速恢复的目的。
功耗: 快速恢复电路会增加芯片的功耗，需要在功耗和性能之间进行权衡。
稳定性: 快速恢复电路的设计需要保证系统的稳定性，避免出现振荡等问题。
KS1091/KS1092芯片支持湿电极和干电极两种类型的生物电信号采集。
ECG/EEG/EMG 系统中的生物电势电极传感器
脑电图有源电极设计
湿电极: 常用的材料有氯化银（Ag-AgCl）等。湿电极与皮肤接触良好，阻抗较低，能够获取高质量的信号。
干电极: 常用的材料有金属（铜、银等）、导电织物、石墨烯等。干电极使用方便，但与皮肤的接触阻抗相对较高，可能影响信号质量。
信号质量: 湿电极通常提供更好的信号质量，但干电极使用更方便。
应用场景: 对于长期监测，干电极可能更合适；对于短时间、高精度测量，湿电极可能更佳。
患者舒适度: 干电极对皮肤的刺激较小，患者佩戴更舒适。
