[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

说明书

本发明提供一种基于忆阻器的生理电信号滤波去噪电路及其控制方法，通过采样保持器、误差计算电路、反馈调节模块、前馈计算模块、控制器的连接结构，前馈计算模块设置有多个忆阻突触模块和一个激活模块，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，忆阻突触模块的输入端采集Vi，激活模块输出电压Vg，采样保持器采样保持Vg以输出电压V0，误差计算电路采集V0及期望电压Vsubgt;T/subgt;，误差计算电路运算V0和Vsubgt;T/subgt;并输出两个极性相反的误差+ΔV、‑ΔV给反馈调节模块并输出Vpi。用以降低去噪过程中控制器中的运算数量，从而减少电量的损耗。

技术领域

本发明涉及忆阻器的滤波方法，主要涉及一种基于忆阻器的生理电信号滤波去噪电路及其控制方法。

背景技术

生理电信号包括心率信号、脉搏信号等微弱信号，穿戴式设备在一个多状态的复杂测量环境来检测穿戴者的生理信号，同时，穿戴设备所检测出的生理信号中还会夹杂着非常强的部分背景噪声。

为此，穿戴式设备需要对其不感兴趣的背景噪声进行去噪滤波，来得到较为清晰的生理信号。而现有的对背景噪声进行去噪滤波的方法为：控制器采集原始的生物机能信号，原始的生物机能信号包括生物电信号和通过传感器引入的生物非电信号，在对所采集到的原始的生物机能信号进行放大、整形、滤波等处理，将处理后的信号通过模数转换后传输到生物机能实验的专用系统软件中，系统软件中对接收所得的信号放大后进行处理。

由此可见，现有对生物机能信号进行去噪滤波的方式都需要软件程序经过大量的运算才能得出，而运行大量的软件程序必然需要消耗大量的电量，那么针对电池容量有限的穿戴设备来说，其需要经常更换电池，才能保证穿戴设备的持续运行，降低了消费者的使用体验。

发明内容

本发明的目的在于提供一种基于忆阻器的生理电信号滤波去噪电路及其控制方法，用以降低去噪过程中控制器中的运算数量，从而减少电量的损耗。

为此，基于忆阻器的生理电信号滤波去噪电路，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，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，a＝R2/R1，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…n。