Hallo liebes Forum, ich habe mich seit einigen Monaten mit Operationsverstärkern, für meine Studienarbeit mit dem Thema einen Vorverstärker für das EMG zu entwerfen, auseinandergesetzt. Jetzt bin ich kurz davor meinen ersten Entwurf zu vervollständigen wobei ich noch ein paar offene Fragen habe: Eine Beispielschaltung habe ich hier gefunden: ModEEG: http://openeeg.sourceforge.net/doc/modeeg/modEEGamp-v1.0.png Ist zwar fürs EEG, es ist jedoch prinzipiell das gleiche. Es gibt drei verschiedene Arten von Operationsverstärkern Bipolar, JFET und CMOS Verstärker, aber wozu zählt dieser? http://www.ti.com/lit/ds/symlink/opa4376.pdf Könnte ich diesen als zweiten Verstärker nach dem hochpräzisen Vorverstärker verwenden? Denn laut Datenblatt ist dieser auch sehr Rauscharm und besitzt auch eine recht hohe Gleichtaktunterdrückung. Aber als Eingangsimpedanz ist nur eine Kapazität angegeben. Meine zweite Frage, warum hat es in den letzten 20 Jahren keine signifikante Verbesserung in den Instrumentenverstärkern gegeben? Wenn ich den INA121 von 1998 und den INA828 von 2017 miteinander vergleiche hat sich einzig die Gleichtaktunterdrückung verbessert und der Eingangswiderstand ist sogar um eine 10er-Potenz geringer geworden. Hier die beiden Datenblätter: http://www.ti.com/lit/ds/symlink/ina111.pdf http://www.ti.com/lit/ds/symlink/ina828.pdf Mit freundlichen Grüßen, Eric
> Eingangswiderstand ist sogar um eine 10er-Potenz geringer geworden.
Vermutlich wegen der "billigen" Plastegehaeuse.
Ordentliche OPV stecken in einem Keramikgehaeuse oder
in hermetisch dichten Metallgehaeusen mit Glasdurchfuehrung.
Ich kenne aber noch EEG-Verstaerker die aus Doppeltrioden
gebaut wurden. Insoweit ist der Fortschritt schon beachtlich :-).
Der opa4376 ist ein CMOS opamp mit elektronischem Offsetabgleich, wie jeder aus dem Datenblatt entnehmen kann. Was soll der in deinem Anwendungsfall bringen? Zumindest der Offset spielt da keine Rolle, aber wenn er sonst passt, dann kannst du ihn natürlich verwenden. Die letzten 20 Jahre wurde viel in Rail-to-Rail und Spannungen <= 5 Volt investiert. Ich glaube für deinen Anwendungsfall gibt es schon fix und fertige ICs (Analog und TI). Ein Kollege hat sowas schon vor ca 15 Jahren gebaut (und er war auch nicht der erste). Schon Literatur gesichtet?
Hauptsächlich orientiere ich mich nach diesem Entwurf und den dazugehörigen Erklärungen: https://www.elektronik-kompendium.de/public/schaerer/diffemg.htm
Das ist ja alles ganz nett, aber as einzige was dir da hilft ist richtige Literatur aus der Uni-Bibliothek. Schau dir mal den ADS1298 an, das ist ein IC für 8 Kanal EMG. Soweit ich weiss, besteht die Kunst in der Nachbearbeitung der Signale, da gibt es richtig hässliche Effekte, die mit den Elektrodenpotentialen zusammenhängen. Vielleicht kannst du auch die Servicemanuals von gängigen Geräten bekommen, oder mal eins zerlgen?
Basierend auf dem geringen, resp marginalen Wissen wuerd ich empfehlen das Projekt sein zu lassen. Es waere ein Jammer jemanden zu Grillieren.
udok schrieb: > Der opa4376 ist ein CMOS opamp mit elektronischem > Offsetabgleich, wie jeder aus dem Datenblatt entnehmen kann. Ahh, sehr erhellend. Du kannst mir sicher leicht zeigen, wo im angehängten Datenblatt steht, dass das ein CMOS-OPV ist. Ich habe es nämlich nicht gefunden. Vielen Dank im Voraus.
Possetitjel schrieb: > Du kannst mir sicher leicht zeigen, wo im angehängten > Datenblatt steht, dass das ein CMOS-OPV ist. Ich habe > es nämlich nicht gefunden. nach "CMOS" suchen... p17/42 8.1 ;)
Possetitjel schrieb: > Du kannst mir sicher leicht zeigen, wo im angehängten > Datenblatt steht, dass das ein CMOS-OPV ist. Ziemlich versteckt Seite 17 steht MOS
Marcus H. schrieb: > Possetitjel schrieb: >> Du kannst mir sicher leicht zeigen, wo im angehängten >> Datenblatt steht, dass das ein CMOS-OPV ist. Ich habe >> es nämlich nicht gefunden. > > nach "CMOS" suchen... > p17/42 8.1 Tatsächlich. Vielen Dank. ... Wie KONNTE ich das nur übersehen, wo es doch klar und deutlich für jedermann erkannbar auf Seite 17 in einem Nebensatz erwähnt wird... O tempora, o mores...
Possetitjel schrieb: > Wie KONNTE ich das nur übersehen, wo es doch klar und > deutlich für jedermann erkannbar auf Seite 17 in einem > Nebensatz erwähnt wird... Mein Foxit-Reader hat ne Suchfunktion. :-)
Ich wollte den ADS1299 nehmen. Auf der Seite von Texas Instruments habe ich mir auch ein paar Papers angesehen. Eine der gängigen Varianten war es nur einen Instrumentenverstärker mit einen Verstärkungsfaktor von 4 oder 5 zu nehmen und dann nur einen Anti-Aliasingfilter dahinter. Aber dabei würde die weitere Hochpassfilterung nur ins digitale verschoben werden. Momentan bin ich soweit, dass ich mich als ersten Vorverstärker für den INA828, dahinter zum Beispiel einen OPA376. Danach ein SC-Tiefpassfilter mit einer Grenzfrequenz von 500Hz und einen Hochpassfilter 8.Ordnung mit einer Grenzfrequenz von 10 Hz. Das Signal soll daraufhin mit dem ADS1299 digitalisiert und mit Optokopplern übertragen werden. Die Versorgungsspannung wird auch galvanisch gekoppelt sein, sodass niemand "gegrillt" wird.
Possetitjel schrieb: > Wie KONNTE ich das nur übersehen, wo es doch klar und > deutlich für jedermann erkannbar auf Seite 17 in einem > Nebensatz erwähnt wird... Tatsächlich gibt es, je nach Haupteinsatzgebiet für den OP, bestimmte Strukturen, die sich anbieten. Wenn also bei der projektbezogenen Parametersuche ein OP ins Auge sticht, wird das Datenblatt richtig gelesen. Und dann die Appnotes. Immer auf der Suche nach kleinen Detailinformationen, welche die Marketingabteilung "vergessen" hat, auf die erste Seite zu schreiben. Wenn's richtig interessant wird, fragt man dann halt den FAE, den Hersteller oder dort den Entwickler. Man muss nur spannende Fragen stellen, dann zeigt die Gegenseite auch Interesse. Die Auswahl eines Bausteins für eine nichttriviale Anwendung zieht sich schonmal ein wenig in die Länge. Sieht man dem fertigen Produkt nicht unbedingt an, warum der Entwickler da wieder Tage für gebraucht hat...
Marcus H. schrieb: > Immer auf der Suche nach kleinen > Detailinformationen, welche die Marketingabteilung > "vergessen" hat, auf die erste Seite zu schreiben. Ja.. ich weiss schon. Ist in gewissen Grenzen auch nicht schlimm. Irgendwann wird's aber unverschämt. Wenn z.B. in einem Datenblatt für einen Kleinsignal- transistor weder Schaltzeiten noch Transitfrequenz angegeben werden, dann frage ich mich schon ernsthaft, warum ich dem Hersteller für die Entsorgung seines Ausschusses auch noch Geld bieten soll. Nur als Beispiel.
Eric schrieb: > Momentan bin ich soweit, dass ich mich als ersten Vorverstärker für den > INA828, dahinter zum Beispiel einen OPA376. > Danach ein SC-Tiefpassfilter mit einer Grenzfrequenz von 500Hz und einen > Hochpassfilter 8.Ordnung mit einer Grenzfrequenz von 10 Hz. Das Signal > soll daraufhin mit dem ADS1299 digitalisiert und mit Optokopplern > übertragen werden. Wie viele Kanäle brauchst du denn? Für >10 Kanäle klingt das ziemlich albtraumhaft... Der ADC im AD129x hat > 100 dB SNR, da brauchst du nicht mehr viel mehr als 20x Verstärkung. Die Störer (50 Hz) sind eventuell stärker als die eigentlichen Signale, vergiss einige Notchfilter bei 50hz, 100hz,.. nicht. Ich würde mal davon ausgehen, dass die TI Ingenieure sich was dabei gedacht haben, rede doch mal mit denen. Normalerweise gibt es auch Evalboards für den Kram. Oder schau doch einfach die Diplomarbeiten der letzten 10 Jahre durch, da gibt es sicher duzende Lösungsvorschläge... Ich glaube irgendwannn mal gelesen zu haben, dass heute aktive Elktroden der Stand der Technik sind, da sind die Kabellänge und damit die Störungen minimal.
Das Gerät soll mindestens 40 Kanäle besitzen. Mit ein paar Multiplexern und dem Adc komme ich dann auf die Kanalzahl Was mich bei dem 24 Bit ADCs stört ist die hohe Datenmenge. Daher wollte ich lieber ein wenig mehr in die Hardware investieren um dann mit nur 14 Bit Auflösung. Das mit dem Notchfilter ist so eine Sache. Mein Betreuer würde nicht so gerne in der Signalverarbeitung sehen, sondern irgendwo bei der Versorgungsspannung. Den konnte ich aber leider noch nicht unterbringen. Und die Elektroden macht eine Kommilitonin von mir. Es soll ein Array von Elektroden werden. Die durch vorheriges abmessen des Patienten gedruckt werden. Auch sind es dann, idealerweise für ihn, nur Trockenelektroden welche man wiederverwenden kann.
Zur Not mache ich zwei Entwürfe. Einen wie ich es bis jetzt gemacht habe und einen in dem nur wenig verstärkt wird und nur der Tiefpass und der ADC mit der hohen Auflösung verwendet wird. So wie in diesem Paper: http://www.ti.com/lit/an/sbaa160a/sbaa160a.pdf
Nimm doch 5 von den AD1299, und die PCB ist in 3 Tagen fertig. Die Datenrate ist ca. 40 Kanäle * 3 Bytes/Sample * 1000 Samples/sec = 120 kByte / sec. Das geht locker über USB Full Speed, viel weniger wird es mit 14 Bit / Sample nicht. Der 50 Hz Notchfilter muss im Signalpfad sein, da der Netzbrumm über die Elektroden reinkommt!
Aber in diesem Entwurf auf Seite 7 ist auch keine Notchfilter zu sehen, nur ein Tiefpass mit einer Grenzfrequenz von 150 Hz: http://www.ti.com/lit/an/sbaa160a/sbaa160a.pdf
Eric schrieb: > Aber in diesem Entwurf auf Seite 7 ist auch keine Notchfilter zu > sehen, > nur ein Tiefpass mit einer Grenzfrequenz von 150 Hz: > > http://www.ti.com/lit/an/sbaa160a/sbaa160a.pdf Wenn Du dies Design in einem mit mehreren EMV Schrimen *) auf -100db abgeschrimten Raum betreibst, benötigst Du das Notchfilter nicht. Aber da wir sehr selten solche Idealbedingugen haben: Solltest Du den obigen Hinweis von udok ernst nehmen. *) https://www.baunetzwissen.de/sicherheitstechnik/objekte/sonderbauten/praezisionslabor-in-stuttgart-buesnau-3030907
Die Notchfilter sind bei einem vernuenftigen ADC schon drin. zB einem AD7799. Der macht 50 & 60Hz weg. Und vergiss Optokoppler, die sind veraltet. Nimm magnetische Koppler, die sind schneller und ziehen weniger Strom. zB ADuM1400 und nachfolger.
Zwölf M. schrieb: > Und vergiss Optokoppler, die sind veraltet. Nimm magnetische Koppler, > die sind schneller und ziehen weniger Strom. zB ADuM1400 und nachfolger. Das ist zwar im Prinzip richtig, die Dinger arbeiten aber intern mit Frequenzen von zum Teil mehreren 100MHz und brauchen sehr gute Abblockung. Wenn die fehlt, breitet sich die HF unkontrolliert auf der LP aus.
Ok, ihr habt mich überzeugt. Ich mach das mit dem ADS1299 mit einem Notchfilter. Sobald mein Entwurf fertig ist zeige ich euch den mal. Es kann aber möglicherweise 2 Wochen dauern, da ich nächste und übernächste Woche noch zwei Prüfungen habe.
Hallo Forum, meinen Schaltplan habe ich jetzt soweit fertiggestellt das es für einen Kanal funktionieren sollte. Zumindest das analoge Frontend. Die Elektroden werden an die Anschlüsse X2 angeschlossen, ist erst mal nur provisorisch. Direkt dahinter folgen zwei pico-Amperedioden, welche bei Überspannung leitend werden und verhindern das an den Instrumentenverstärker (INA828) eine zu hohe Spannung anliegt. Der Instrumentenverstärker ist durch die beiden Widerstände so eingestellt, dass das eingehende Signal 20 fach verstärkt wird. Weiterhin ist als Bezugspotential die Driven Right Leg Elektrode auch an den INA angeschlossen. Danach folgt noch ein Tiefpass mit einer Grenzfrequenz von 500 Hz und ein Doppel-T-Notchfilter, wobei die Güte mit dem Widerstand R31 eingestellt werden kann. Im unteren Bereich ist auch noch der Teil für die Versorgungsspannung (+-5V) zu sehen. Könntet ihr euch das bitte mal angucken ob es so für eine EMG-Messung funktionieren kann wenn noch ein ADS1299 hinter geschaltet wird? Grüße, Eric
Eric schrieb: > meinen Schaltplan habe ich jetzt soweit fertiggestellt das es für einen > Kanal funktionieren sollte. Ich hate es für ausgeschlossen, daß es funktioniert, auch wenn deine selbst erfundenen Operationsverstärkersymbole nicht so klar zu durchschauen sind und grundlegende Gestaltungsrichtlinien von Schaltplänen, wie positive Spannungen oben und negativere unten, Eingänge links und Ausgänge rechts, missachtet werden. Ausserdem reicht 1 Fehler, eine defekte Diode, um +5V oder -5V mit hoher Stromlieferfähigkeit an die Elektroden zu legen. Du solltest den Widerstand lieber vor die Dioden machen.
Pin 1 und Pin6 des INA 828 sind kurzgeschlossen. Auch wenn sie's nicht waeren macht ein Elko an einem opamp keinen Sinn.
:
Bearbeitet durch User
Ja, das EEG Front-End Performance Demonstration Kit habe ich schon gesehen. Ich gucke mir diese Regeln an und werde es entsprechend ändern.
>Pin 1 und Pin6 des INA 828 sind kurzgeschlossen. Auch wenn sie's nicht >waeren macht ein Elko an einem opamp keinen Sinn. Das mit dem Elko habe ich aus diesem Entwurf: https://www.elektronik-kompendium.de/public/schaerer/diffemg.htm Bild 3 EMG-Vorverstärker Deluxe
Die Referenzelektrode musste hinter die Widerstände bei Pin 1 und 8 des INA
Bitte melde dich an um einen Beitrag zu schreiben. Anmeldung ist kostenlos und dauert nur eine Minute.
Bestehender Account
Schon ein Account bei Google/GoogleMail? Keine Anmeldung erforderlich!
Mit Google-Account einloggen
Mit Google-Account einloggen
Noch kein Account? Hier anmelden.