[发明专利]基于忆阻器的生理电信号滤波去噪电路及其控制方法

权利要求书

1.基于忆阻器的生理电信号滤波去噪电路，其特征在于，包括采样保持器、误差计算电路、反馈调节模块、前馈计算模块、控制器，前馈计算模块由多个忆阻突触模块和一个激活模块组成，每个忆阻突触模块设置有一个输入端和两个输出端，用以将输入电压转换为两个不同的电流；各个忆阻突触模块设置有串联的忆阻器GI+、忆阻器GI-，忆阻器GI+的正极与忆阻器GI-的负极连接；各个忆阻突触模块的输入端分别经电连接控制器的电控开关Ki来与各个检测生物机能信号的传感器连接以采集生物机能信号所转化成的电压Vi，激活模块设置有两个输入端、一个输出端，激活模块的两个输入端分别与各个忆阻突触模块中的两个输出端连接，激活模块以纯模电的形式通过算法来得到电压Vg，R为激活模块中的一个接地电阻，wi为忆阻器GI+、忆阻器GI-之间的突触权重，激活模块的输出端与采样保持器的输入端连接来采样保持电压Vg，采样保持器的输出端与控制器I/O端连接以输出电压V0；误差计算电路设置有输入端、电压期望输入端和两个输出端，其输入端连接在采样保持器与控制器的连接线路上来采集电压V0，控制器的一个引脚与误差计算电路的电压期望输入端连接以传输期望电压VT，误差计算电路以纯模电的形式通过算法ΔV＝a(VT-V0)来得到误差+ΔV、-ΔV，a为比例系数，并通过误差计算电路的两个输出端分别输出，反馈调节模块中设置有与多个忆阻突触模块一一对应的多对开关支路，每对开关支路均包括共G极的Pmos管和Nmos管，任意一对Pmos管、Nmos管的D极、G极共接到一起形成对应开关支路的输出端，用以输出经过Pmos管或Nmos管滤波后的电压Vpi，在误差+ΔV的线路上，电压Vi和电压Vpi的极性为同向，在误差-ΔV的线路上，电压Vi和电压Vpi的极性为反向，各对开关支路的输出端与其对应的忆阻突触模块的输入端连接以传输电压Vpi，且在该连接线路上串联有与控制器电连接的电控开关Si，各个Pmos管的S极与误差计算电路其中一个输出端连接来接收+ΔV，各个Nmos管的S极与误差计算电路的另一个输出端连接来接收-ΔV，误差计算电路、反馈调节模块、前馈计算模块、控制器分别与电源连接取电，i＝1、2、3…m；

忆阻突触模块的电压输入端连接在忆阻器GI+的正极与忆阻器GI-的连接线路上，用以传输传感器的检测值；

所述激活模块包括电阻、由G极互连的两个PMOS所组成的Zi结构、由G极互连的两个NMOS所组成的Ki结构，结构Ki、Zi各设置有四个，电阻设置有五个，Vcc为电源的正极电压，Vss为电源的负极电压，结构Z4的Zb、Zd端分别对应与结构K3的Kb、Kd端连接，结构Z4的Zd端与结构K3的Kd端之间的电流为I+，结构Z4的Za端串联电阻R5后与Vcc连接来取电，结构K3的Ka端串联电阻R6后与Vss连接，结构Z4的Zc端与结构K4的Ka端连接，结构K4的Kb、Kd端分别与Vcc连接，结构Z3的Zb、Zd端分别与Vss连接，结构Z3的Zc端与结构K4的Kc端连接，结构Z1的Za端串联电阻R7后与Vcc连接，结构K2的Ka端串联电阻R8后与Vss连接，结构Z1的Zb端与结构K2的Kb端共接在一起后接地，控制器采集结构Z1的Zd端与结构K2的Kd端共接在一起后并联在结构Z3的Zc端、结构K4的Kc端的连接线路上的电流I-，结构K2的Ka端串联电阻R8后与Vss连接，结构Z2的Zc端与结构K1的Kc端连接，结构K1的Kb、Kd端共接在一起后与Vcc连接，结构K2的Kc端与结构Z2的Za端连接，结构Z2的Zb、Zd端共接在一起后与Vss连接，结构K1的Kc端与结构Z2的Zc端共接在一起后与电阻R9的一端连接，电阻R9的另一端接地；

算法ΔV＝a(VT-V0)中a＝R2/R1；

所述误差计算电路包括电阻、由G极互连的两个PMOS所组成的Zi结构、由G极互连的两个NMOS所组成的Ki结构，电阻、Zi结构、Ki结构各设置有四个，Vcc为电源的正极电压，Vss为电源的负极电压，在Vcc与Vss之间依次串联一个PMOS管P1和一个NMOS管N1，PMOS管P1的G极与D极共接在一起后与Vcc连接来取电，PMOS管P1的S极与NMOS管N1的D极连接且控制器采集该连接线路上的电压-ΔV，NMOS管N1的S极与Vss连接，NMOS管N1的G极悬空，控制器的电压测量引脚连接在结构K6的Kb端与结构Z6的Zb端的连接线路上，电阻R1的一端连接在结构K6的Kd端与结构Z6的Zd端的连接线上，控制器与电阻R1的另一端连接以采集期望电压V_T,结构K6的Kc端与结构Z5的Za端连接，结构K6的Ka端串联电阻R4后与结构Z5的Zb、Zd端共接在一起后与Vss连接，结构Z6的Zc端与结构K5的Ka端连接，结构Z6的Za端串联电阻R3后和结构K5的Kb、Kd端共接在一起后与Vcc连接，结构K5的Kc端与结构Z5的Zc端连接，NMOS管N1的G极的连接在该线路上，控制器采集结构K5的Kc端与结构Z5的Zc端之间的电压+ΔV，且R2的一端连接在该线路上，另一端接地；

所述各个结构Ki中任意一个NMOS管的D极和G极共接在一起后形成Ka端，该NMOS管的S极的端点作为Kb端，另外一个NMOS管的D极的端点作为Kc端，该NMOS管的S极的端点作为Kd；

所述各个结构Zi中任意一个PMOS管的D极和G极共接在一起后形成Za端，该PMOS管的S极的端点作为Zb端，另外一个PMOS管的D极的端点作为Zc端，该PMOS管的S极的端点作为Zd。