[發(fā)明專利]基于憶阻器的生理電信號濾波去噪電路及其控制方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 202011623756.3
• 申請日: 2020-12-30
• 公開（公告）號: CN112821879B
• 公開（公告）日: 2023-07-04
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 李亞;謝立軍;鄭辭晏;洪慶輝
• 申請（專利權(quán)）人: 廣東技術(shù)師范大學(xué)
• 主分類號: H03H11/04
• 分類號: H03H11/04
• 代理公司: 東莞市華南專利商標(biāo)事務(wù)所有限公司 44215
• 代理人: 劉克寬

本發(fā)明提供一種基于憶阻器的生理電信號濾波去噪電路及其控制方法，通過采樣保持器、誤差計(jì)算電路、反饋調(diào)節(jié)模塊、前饋計(jì)算模塊、控制器的連接結(jié)構(gòu)，前饋計(jì)算模塊設(shè)置有多個憶阻突觸模塊和一個激活模塊，憶阻突觸模塊設(shè)置有一個輸入端和兩個輸出端，用以將輸入電壓轉(zhuǎn)換為兩個不同的電流，憶阻突觸模塊的輸入端采集Vi，激活模塊輸出電壓Vg，采樣保持器采樣保持Vg以輸出電壓V0，誤差計(jì)算電路采集V0及期望電壓Vsubgt;T/subgt;，誤差計(jì)算電路運(yùn)算V0和Vsubgt;T/subgt;并輸出兩個極性相反的誤差+ΔV、?ΔV給反饋調(diào)節(jié)模塊并輸出Vpi。用以降低去噪過程中控制器中的運(yùn)算數(shù)量，從而減少電量的損耗。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及憶阻器的濾波方法，主要涉及一種基于憶阻器的生理電信號濾波去噪電路及其控制方法。

背景技術(shù)

生理電信號包括心率信號、脈搏信號等微弱信號，穿戴式設(shè)備在一個多狀態(tài)的復(fù)雜測量環(huán)境來檢測穿戴者的生理信號，同時，穿戴設(shè)備所檢測出的生理信號中還會夾雜著非常強(qiáng)的部分背景噪聲。

為此，穿戴式設(shè)備需要對其不感興趣的背景噪聲進(jìn)行去噪濾波，來得到較為清晰的生理信號。而現(xiàn)有的對背景噪聲進(jìn)行去噪濾波的方法為：控制器采集原始的生物機(jī)能信號，原始的生物機(jī)能信號包括生物電信號和通過傳感器引入的生物非電信號，在對所采集到的原始的生物機(jī)能信號進(jìn)行放大、整形、濾波等處理，將處理后的信號通過模數(shù)轉(zhuǎn)換后傳輸?shù)缴餀C(jī)能實(shí)驗(yàn)的專用系統(tǒng)軟件中，系統(tǒng)軟件中對接收所得的信號放大后進(jìn)行處理。

由此可見，現(xiàn)有對生物機(jī)能信號進(jìn)行去噪濾波的方式都需要軟件程序經(jīng)過大量的運(yùn)算才能得出，而運(yùn)行大量的軟件程序必然需要消耗大量的電量，那么針對電池容量有限的穿戴設(shè)備來說，其需要經(jīng)常更換電池，才能保證穿戴設(shè)備的持續(xù)運(yùn)行，降低了消費(fèi)者的使用體驗(yàn)。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的在于提供一種基于憶阻器的生理電信號濾波去噪電路及其控制方法，用以降低去噪過程中控制器中的運(yùn)算數(shù)量，從而減少電量的損耗。

為此，基于憶阻器的生理電信號濾波去噪電路，包括采樣保持器、誤差計(jì)算電路、反饋調(diào)節(jié)模塊、前饋計(jì)算模塊、控制器，前饋計(jì)算模塊由多個憶阻突觸模塊和一個激活模塊組成，每個憶阻突觸模塊設(shè)置有一個輸入端和兩個輸出端，用以將輸入電壓轉(zhuǎn)換為兩個不同的電流，各個憶阻突觸模塊的輸入端分別經(jīng)電連接控制器的電控開關(guān)Ki來與各個檢測生物機(jī)能信號的傳感器連接以采集生物機(jī)能信號所轉(zhuǎn)化成的電壓Vi，激活模塊設(shè)置有兩個輸入端、一個輸出端，激活模塊的兩個輸入端分別與各個憶阻突觸模塊中的兩個輸出端連接，激活模塊以純模電的形式通過算法來得到電壓Vg，R為激活模塊中的一個接地電阻，激活模塊的輸出端與采樣保持器的輸入端連接來采樣保持電壓Vg，采樣保持器的輸出端與控制器I/O端連接以輸出電壓V0；誤差計(jì)算電路設(shè)置有輸入端、電壓期望輸入端和兩個輸出端，其輸入端連接在采樣保持器與控制器的連接線路上來采集電壓V0，控制器的一個引腳與誤差計(jì)算電路的電壓期望輸入端連接以傳輸期望電壓VT，誤差計(jì)算電路以純模電的形式通過算法ΔV＝a(VT-V0)來得到誤差+ΔV、-ΔV，a為比例系數(shù)，a＝R2/R1，并通過誤差計(jì)算電路的兩個輸出端分別輸出，反饋調(diào)節(jié)模塊中設(shè)置有與多個憶阻突觸模塊一一對應(yīng)的多對開關(guān)支路，每對開關(guān)支路均包括共G極的Pmos管和Nmos管，任意一對Pmos管、Nmos管的D極、G極共接到一起形成對應(yīng)開關(guān)支路的輸出端，用以輸出經(jīng)過Pmos管或Nmos管濾波后的電壓Vpi，在誤差+ΔV的線路上，電壓Vi和電壓Vpi的極性為同向，在誤差-ΔV的線路上，電壓Vi和電壓Vpi的極性為反向，各對開關(guān)支路的輸出端與其對應(yīng)的憶阻突觸模塊的輸入端連接以傳輸電壓Vpi，且在該連接線路上串聯(lián)有與控制器電連接的電控開關(guān)Si，各個Pmos管的S極與誤差計(jì)算電路其中一個輸出端連接來接收+ΔV，各個Nmos管的S極與誤差計(jì)算電路的另一個輸出端連接來接收-ΔV，誤差計(jì)算電路、反饋調(diào)節(jié)模塊、前饋計(jì)算模塊、控制器分別與電源連接取電，i＝1、2、3…n。