¿Cómo amplifica y filtra correctamente la entrada este circuito EEG?

ADS1299 es un front-end analógico completo, con amplificadores operacionales geniales y ADC en un solo paquete. http://www.ti.com/lit/ds/symlink/ads1299.pdf .

Es mejor realizar el filtrado en el dominio digital, donde puede aplicar cualquier filtro y puede tener fácilmente, por ejemplo, un décimo orden de filtro con una curva de corte muy pronunciada. Por el contrario, la solución de bricolaje utiliza una gran cantidad de circuitos analógicos para obtener un filtro simple de 60 Hz de segundo orden, lo que produce una atenuación notable por encima de los 20 Hz.

El diseño openBCI es aún mejor, ya que utiliza un sesgo flotante en el paciente, consulte la hoja de datos y ofrece una resolución de 24 bits.

Tenga en cuenta que en openBCI es posible que no vea filtros de paso alto (esos son parte de la red de protección ESD), ni un amplificador de instrumentación. Dado que todo funciona con baterías, no tiene sentido usar un amplificador de instrumentación. En lugar de aislar los cables de prueba con un amplificador de instrumentación, la solución openBCI aísla todo el dispositivo de la computadora mediante el uso de Bluetooth a la vez.

Hablando de ESD, la solución de bricolaje no intenta solucionar eso, por lo que básicamente es muy, muy sensible y puede matarlo con ropa de nailon en poco tiempo :(

Ah, y finalmente, la solución openBCI es una verdadera solución multicanal, en lugar del infierno de componentes del bricolaje.

No veo un amplificador de instrumentación allí. Los circuitos integrados TPD4E1B06 son para protección ESD. Los filtros RC se parecen más a los filtros de techo que a los filtros de paso bajo adecuados. No veo filtros de paso alto.

El diseño OpenBCI se basa en el ADS1299 , que es un subsistema ADC multicanal de 24 bits diseñado para EEG. Aquí está el diagrama de bloques de la página web :

El chip ofrece entradas diferenciales con un amplificador de ganancia programable, lo que elimina la necesidad de un amplificador de instrumentación separado. El filtrado de paso alto (para suavizado, en este caso) es manejado por el modulador delta-sigma en el ADC. En cuanto a los filtros de muesca, en la hoja de datos en "Funciones específicas de EEG" hay una sección llamada Bias Drive, que dice que:

El circuito de polarización se utiliza como un medio para contrarrestar la interferencia de modo común en un sistema EEG como resultado de las líneas eléctricas y otras fuentes, incluidas las luces fluorescentes. El circuito de polarización detecta el modo común de un conjunto seleccionado de electrodos y crea un bucle de retroalimentación negativa al impulsar el cuerpo con una señal de modo común invertida. El lazo de retroalimentación negativa restringe el movimiento de modo común a un rango estrecho, dependiendo de la ganancia del lazo. La estabilización de todo el bucle es específica del sistema de usuario individual en función de los diversos polos del bucle. El ADS1299 integra los muxes para seleccionar el canal y un amplificador operacional. Todos los terminales del amplificador están disponibles en los pines, lo que permite al usuario elegir los componentes para el circuito de retroalimentación. El circuito de la Figura 52 ilustra la conectividad funcional general del circuito de polarización.

Entre las buenas especificaciones de ruido y distorsión y la alta precisión del propio ADC, creo que este IC seguramente funcionaría mejor que un circuito discreto. Es posible que pueda hacerlo mejor con componentes de muy alta calidad y una cuidadosa atención al ruido y la distorsión, pero no creo que el proyecto de bricolaje sea un diseño de este tipo. (Se hace en una placa de prueba). Por otro lado, el componente más caro en el proyecto de bricolaje es un amplificador interno de $ 8 frente a $ 56 para el ADS1299 ($ ​​5 y $ 40 en grandes cantidades), y este último requiere un PCB . ¡ Un kit de placa OpenBCI parece costar $ 500! En cualquier caso, un buen diseño de PCB es vital para lograr el mejor rendimiento posible.

Si está dispuesto a gastar mucho más dinero en OpenBCI, hágalo. O pruebe primero el proyecto de bricolaje barato y vea si es lo suficientemente bueno para sus necesidades.

[Divulgación completa: soy un empleado de TI, pero no trabajo en el grupo que fabrica el ADS1299. Esta respuesta no es una declaración oficial de TI.]