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[DÚVIDA]Aumentar o ganho de um sinal utilizando amplificadores operacionais.
Boa noite pessoal. Estou desenvolvendo um Eletroencefalograma(EEG) para o meu projeto de IC sendo que ele será open-source e voltado para a plataforma Arduino(Acredito que poderei ajudar muita gente com isso). Por exemplo poderemos desenvolver várias interfaces cérebro-máquina como as que serão apresentadas pelo cientista Miguel Nicolelis na Copa do mundo.
Para quem não conhece:
http://g1.globo.com/ciencia-e-saude/noticia/2014/04/nicolelis-posta...
Acontece que para isso preciso captar um sinal elétrico muito fraco(da ordem de 1uV) amplifica-lo cerca de 1200x(para chegar próximo à 1mV) e então enviar o sinal para o conversor analógico digital do Arduino. Acontece que na prática devo utilizar amplificadores operacionais com o ganho máximo de 20x. Eu me pergunto como poderia concatena-los(colocar um ligado ao outro de modo que os ganhos se somem)??
O amplificador que eu estou usando é o AD620:
http://users.ece.utexas.edu/~valvano/Datasheets/AD620.pdf
Informações adicionais:Esqueçam os ruídos do ambiente(principalmente o de 60Hz) pois já desenvolvi um algoritmo capaz de remove-lo(publiquei no meu blog, onde pretendo dar mais explicações e criar uma biblioteca posteriormente):
https://sites.google.com/site/carlosfrbraga/arduino/a-transformada-...
Abraços pessoal e qualquer coisa estou a disposição!
Respostas a este tópico
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Permalink Responder até Daniel (OráculoX) em
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Olá Carlos.
Geralmente para "concatenar" ganhos, basta ligar os A.O.s em cascata. A saída de um na entrada de outro. Quando convém com divisores de tensão ou filtros entre cada cascateamento.
Apenas um porém: o primeiro A.O. deve ser este de instrumentação que está utilizando. Para outros que irão trabalhar no ganho você pode utilizar outras famílias de A.O.s. comuns, mas que tenham as características favoráveis para o trabalho.
Não entendi a limitação da ganho em 20x. Este valor é com base em alguma teoria ou são restrições do projeto?
Até mais. ^^
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Permalink Responder até Carlos Braga em
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Olá Daniel.
Quanto a ideia de ligar os A.O. em cascata eu poderia liga-los conforme o esquema que eu fiz aqui no Paint?(Desconsiderando o ruido isto funcionaria? Se não acho que terei q ir ler o Boylestad msm rsrs)
Então eu poderia concatenar o CA3130 depois do AD620?
Esta limitação é por dois motivos:1) Eu não conheço muito de A.O. pois ainda não cursei nenhuma materia na facul sobre eles, só trabalhei mais com o AD620 e por isso me sinto um pouco mais seguro com ele do que com outros A.O. Outro ponto é que encontri em um site que ganhos maiores produzem erros de DCOffset:
https://sites.google.com/site/chipstein/home-page/eeg-with-an-arduino
O que acha?
Abraços
Carlos Fellip
- Anexos
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Esquema OPAMP.bmp, 953 KB
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Permalink Responder até Bruno Held dos Santos em
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polarizando o AD620 aumenta até 1000x nao precisando soma-los.
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Então mas com o ganho de 20x eu posso colocar filtros entre os op-amps para eliminiar o ruido da rede elétrica(60Hz) e o que sobrar eu posso filtrar com a transformada de Hartley que eu implementei para o Arduino.
Fiquei meio inseguro em usar o ganho de 1000x por que ouvi relatos que um ganho maior do que 20x pode produzir DC Offset:
https://sites.google.com/site/chipstein/home-page/eeg-with-an-arduino
O que acha?
Abraços
Carlos Fellip
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Permalink Responder até Diego Moreira em
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Carlos,
Te aconselho a dar uma olhada no capítulo 13 e 14 do Livro Dispositivos Eletrônicos e Teoria de Circuitos do autor Boylestad.
Nno capítulo 14 aborda exatamente o que o Daniel Cezar falou.
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Eu estou usando outro do Boylestad(mais introdutório) o de Introdução à Análise de circuitos(Na faculdade), gostei muito por sinal. Vou dar uma olhada nestes capítulos! Vlw
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Permalink Responder até Samuel Ramirez em
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Olá Carlos,
Os fabricantes de semiconductores oferecem 'reference designs' para algumas aplicações específicas. Para caso do EEG, a Texas Instruments oferece um reference design para ECG e EEG. Visite os seguintes links da Texas:
http://www.ti.com/tool/TIPD116
http://www.ti.com/product/ads1198?qgpn=ads1198
No segundo link você poderá encontrar um 'front end' completo para EEG/ECG , ao nível de circuito integrado.
Boa sorte
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Ola Samuel, como vai? Tinha visto alguns textos que a texas fornece no site deles, realmente é bem interessante.
O CI da texas eu conhecia inclusive eu fui em um congresso que um colega utilizou esse CI para produzir um shield para a Beagle Board. Mas tenho como objetivo facilitar o entendimento do funcionamento do EEG(não torna-lo uma caixa preta) queria usar também OP.Amps pois são mais fáceis de o publico conseguir.
Obrigado!
Carlos Fellip
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Permalink Responder até marco em
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Caro
Você pode dar uma olhada nesse projeto:
http://openeeg.sourceforge.net/doc/index.html ( hardware e software abertos, muita documentação e um comunidade grande e participativa)
Esse outro projeto é mais recente e utiliza componentes mais dedicados, parece ser promissor.
E nem precisar colocar os eletrodos dentro do cérebro como faz a proposta do Nicodelis
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Permalink Responder até José Gustavo Abreu Murta em
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A revista Elektor tem vários projetos de ECG:
http://www.elektor-magazine.com/en/magazine-contents/article.html?t...
Cuidado - NUNCA LIGUE O SEU CIRCUITO EM FONTES DE ALIMENTAÇÃO !! USE BATERIAS !
Qualquer falha poderá ser fatal - você esta ligando o seu circuito no seu corpo.
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Use um AD623 - mais facil de usar pois usa somente uma alimentação.
O AD620 usa tensão positiva e negativa.
http://www.analog.com/static/imported-files/data_sheets/AD623.pdf
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Olá Carlos. ^^
Estou revendo este post agora, e vejo que bastante gente contribuiu com ótimas informações. Tantos dos sites quanto os capítulos dos livros, e indicações de CI. =)
A idéia de montar os A.O.s em cascata é isso mesmo que desenhou, faltando os filtros, divisores, etc... para trabalhar com o sinal.
Mas...pelo que descreveu você está querendo se precaver dos erros de offset/outros que ocorrem em ganhos muito altos. Ponto bem lembrado, só que esse erro varia "muito" de acordo com a família do A.O.
Pegando este AD620 que está usando, logos nas primeiras páginas conseguimos informações importantes sobre isto.
Olhando apenas a segunda página que contém a tabela de especificações, é dito que para um ganho na ordem de G=1000, o erro ao quadrado seria de 0,70% (dependendo do sufixo do chip, estou olhando o sufixo A) .
E pelo texto inicial é dito que a precisão é da ordem de 40ppm (variando conforme a impedância RL), o offset máximo é de 50uV e o drift do offset com a temperatura é de 0,6uV/C
Conclusão: A princípio seria possível trabalhar tranquilamente com ganhos mais elevados.
Dei uma lida no texto e ele não me convenceu ainda do motivo para limitar o ganho em 20x. Isso pode ocorrer devido à forma como ele montou o circuito, ou como ele mesmo diz sobre a qualidade dos eletrodos, e pode até mesmo ter relação com o algoritmo utilizado. Pois dependendo da forma de cálculo ele pode acumular muitos erros, e nem sempre é devido à forma como a aquisição é feita.
Bem.Espero ter ajudado. T+.
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