Progetto, realizzazione e caratterizzazione sperimentale di un circuito per la misura dei segnali EMG

L’obiettivo di questo lavoro di tesi è quello di progettare, implementare e valutare sperimentalmente un circuito per l’acquisizione di segnali elettromiografici di superficie (sEMG). La configurazione adottata prevede due elettrodi attivi in configurazione bipolare, impiegati per la rilevazione differenziale del segnale muscolare. A differenza della quasi totalità dei sistemi di acquisizione di biopotenziali, in cui un terzo elettrodo di riferimento consente l’impiego del circuito della gamba destra per la riduzione delle interferenze di modo comune, in questo progetto, scegliendo di non avere il terzo elettrodo, non è stato adottato questo schema. É stato invece sviluppato e implementato un circuito di bootstrap, basato su una retroazione positiva controllata, con lo scopo di incrementare l’impedenza di ingresso di modo comune del front-end analogico alla frequenza di distribuzione della rete elettrica (50 Hz). Grazie a questo circuito la componente di ingresso di modo comune a 50 Hz che viene convertita in componente differenziale, a causa di sbilanciamenti delle impedenze dei cavi degli elettrodi o del CMRR finito degli op-amp reali, viene minimizzata. Il circuito progettato è stato simulato tramite il programma LTSpice. Il circuito è stato successivamente realizzato su breadboard e interfacciato con un microcontrollore per l’acquisizione digitale e l’analisi dei dati. L’acquisizione di segnali EMG reali ha permesso di valutare la corretta funzionalità del circuito progettato e di fare un confronto fra la configurazione in cui il front-end analogico prevede il bootstrap attivo e una configurazione con collegamento diretto degli elettrodi all’amplificatore per strumentazione. I risultati sperimentali mostrano che l’adozione del circuito di bootstrap comporta un’attenuazione dell’armonica a 50 Hz e un miglioramento della qualità del segnale acquisito, sia in termini di stabilità della baseline che di SNR.