[发明专利]一种运算跨导放大器-电容小波滤波器

说明书

本发明公开了一种运算跨导放大器‑电容小波滤波器，包括6个运算跨导放大器g_m1～g_m6和5个电容C₁～C₃、C_L1、C_L2。本发明可通过调节运算跨导放大器的跨导值g_m实现不同尺度的连续小波变换，具有结构简单、灵敏度低、可实时信号处理等优点，特别适合低电压、低功耗大规模集成电路实现，可应用于微型化、低耗能便携式和穿戴式生物医学传感器的模拟信号处理单元。

技术领域

本发明涉及信号处理技术领域，尤其涉及一种运算跨导放大器-电容小波滤波器。

背景技术

作为一种信号处理方法，小波变换继承和发展了傅里叶变换和短时傅立叶变换局部化的思想，克服了时-频窗口不随频率变化的缺点，具有较好的多尺度分析特性，非常适用于非平稳信号的分析与处理。小波变换的应用领域十分广泛，目前已应用于心电、脑电等信号的分析与处理中。由于计算复杂度高、耗时长，小波变换的软件实现方法不能满足信号处理的实时性要求。为克服这一缺点，小波变换的高性能硬件实现成为关键。

目前，越来越多的模拟滤波器被用于低频应用领域，如可穿戴生物医学传感器的模拟信号处理单元。对于这种电池供电的生物信号监测装置而言，电路的低功耗设计至关重要。由于生物信号具有低动态范围和低信噪比等特点，信号处理的模拟电路实现相比数字电路实现具有更低的功耗。因此，小波变换的模拟滤波器实现更符合小波变换电路面向小体积、低功耗的发展趋势。现有模拟小波滤波器设计往往电路结构复杂，灵敏度较高，具有体积和功耗大、不易单片集成等缺点，无法满足小型化、低耗能穿戴式、便携式电子产品中信号处理模块的应用需求。

发明内容

为了解决现有模拟小波滤波器存在的技术问题，本发明提供一种运算跨导放大器-电容小波滤波器。本发明具有结构简单、灵敏度低、便于单片集成等特点，能在低功耗的条件下实现信号的连续小波变换，可适应小型化、低耗能便携式和穿戴式生物医学传感器中信号处理模块的应用需求。

4、本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：运算跨导放大器-电容小波滤波器的传递函数为

其中，H_a(s)实现在尺度a＝1时的连续小波变换，母小波为墨西哥草帽小波。

5、上述的运算跨导放大器-电容小波滤波器，包括6个运算跨导放大器g_m1～g_m6和5个电容C₁～C₃、C_L1、C_L2。

所述运算跨导放大器g_m1的正向输入端与运算跨导放大器g_m2的正向输入端相连作为运算跨导放大器-电容小波滤波器的输入端；

所述运算跨导放大器g_m1的反向输入端与g_m1的输出端、运算跨导放大器g_m2的输出端、运算跨导放大器g_m3的正向输入端相连；

所述电容C₁的两端分别与运算跨导放大器g_m3的正向输入端和地相连，电容C₂的两端分别与运算跨导放大器g_m4的输出端和运算跨导放大器g_m3的正向输入端相连；

所述运算跨导放大器g_m3的反向输入端与地相连，g_m3的输出端与运算跨导放大器g_m2的反向输入端相连；

所述电容C_L2的两端分别与g_m3的输出端和地相连；