人体的生物电信号(Bio-potential)与人体的许多功能密切相关,广泛应用于临床诊断、监护以及疾病预防等方面。但是由于人体生物电的幅值十分微弱,同时存在的各种干扰信号幅值往往很大,因此要准确的获得生物电信号必须通过专门的生物电传感器。生物电传感器一般是通过两个步骤将人体生物电信号转变为电路中电信号的：首先电极收集淹没于各种噪声与干扰中的人体表面的微弱电势变化,然后将检测到的电势变化传输到放大电路,经过放大器电路滤除各种噪声和干扰并且放大我们需要的微弱人体生物电信号,从而得到可供肉眼观察的电势变化波形。目前生物电在便携式设备与脑-机接口(Brain Computer Interface, BCI)领域的研究与应用在国内外掀起了一阵研究热潮。但是由于传统的人体生物电传感设备体积较大并且需要较为苛刻的使用环境,不能满足这些场合的应用。为了尽可能的减少环境限制,扩大人体生物电信号的使用范围,设计一种体积小、功耗低、放大倍数高的新型生物电传感放大设备显得十分必要。其中新型电极和新型的前置运放的设计又是其中研究的重点。传统的湿电极在使用时需要去除皮肤角质层并且添加额外的导电膏和固定胶带才能得到较好的信号,这样既不方便也不令人舒适从而限制了生物电的应用范围。对于新型电极的研究主要是为了克服传统湿电极的不足,即固定方便并且无需额外的预处理。其典型的代表有源电极(Active Electrodes)和干电极(DryElectrode)。国外如Biosemi公司、Nuroscan等公司都有自己专利的电极以及配套系统,而国内尚无较好的产品。传统的前置放大电路一般是针对临床条件下或者使用者静止的情况下设计的。而生物电的新型应用往往是处在人体运动状态下或者恶劣的电磁环境下,因此,新型放大电路应该具备抗干扰、噪声低、功耗低、电源稳等特点。针对这些要求,新型前置放大电路的研究主要寻求三方面的突破：其一,进一步提电路的抗干扰能力；其二,寻求一种可靠的低功耗的电池供电方案；其三,能够方便地与新型电极以及后续数字电路相结合。本文的主要工作是设计了一种新型的生物电传感采集显示方案,包括电极、前置放大电路以及后续数字采集显示系统的设计。对于电极的设计,针对实际情况与成本控制,本文选择了较易实现的有源电极方案,整个电极选用直径为1mm的纯银线与低成本的集成运放TLC272制作。对于前置放大电路的设计,本文选用仪表放大器AD623与TLC1078/1079两种低功耗芯片以保证整个电路的低功耗水平；采用Spinelli等人提出的AC耦合方法,使得作为第一级放大的仪表放大器AD623能够放大1000倍从而降低了整个系统的噪声水平；利用右腿驱动电路(Driven Right Leg circuit, DRL)(?)将人体电势驱动到供电电压的一半以满足单电源供电的需要。整个生物电传感装置较好地解决了电极阻抗不匹配产生的分压效应问题,充分抑制并减小了共模电压。整个模拟电路部分的设计采用仿真分析辅助实际电路实践验证的方法,即先在计算机中应用Pspice软件模拟分析,然后再实际搭建电路验证软件模拟结果,取得了较好的效果。Pspice仿真实验表明：该方案比其他几种类型的放大方案具有更宽的频带和更高放大增益,其50Hz共模抑制比可达到120dB以上,能够将μV级的信号放大至10000倍(受电源电压限制)。在实际电路的心电信号采集的测试中(放大1000倍),能够在没有任何皮肤处理的情况下,通过普通示波器观察到清晰明显的标准Ⅰ导联下的心电波形。对于脑电信号采集测试中(放大10000倍),采用DG1011型函数信号发生器内建的心电信号经阻性电路的衰减得到的信号进行模拟,也在示波器中得到了明显的信号,这表明该方案能够较好的抑制各种干扰噪声,能够在较恶劣的电磁环境中测量到人体微弱生物电信号。数字电路及显示部分选用芯片STM32作为下位机,主要用于AD转换以及与计算机的数字通讯,上位机程序选用LabVIEW软件编写,主要实现显示功能。