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一种对数域差分低通滤波器

成果类型:: 发明专利

发布时间: 2023-07-12 09:58:39

科技成果产业化落地方案
方案提交机构:天津市滨海新区| 宋学姮 | 2023-08-03 09:31:54
本发明涉及电子电路技术领域,具体涉及一种对数域差分低通滤波器,本发明包括:两个结构相同的对数压缩单元,每个所述对数压缩单元的输入端与差分输入电流中的一路相接,所述对数压缩单元对所输入的电流进行对数压缩转换得到压缩后的电压信号,并将压缩后的电压信号输入至低通滤波单元中;所述低通滤波单元的输入端分别与两个对数压缩单元的输出端相连接,其将两路压缩后的电压信号进行滤波和处理后,得到输出电压信号,并将该输出电压信号输出至指数扩展单元中;所述指数扩展单元的结构与所述对数压缩单元的结构镜像对称,其对输出电压信号进行扩展转换得到输出的电流信息并进行输出;本发明很好地抑制共模噪声,体积小更容易集成。
1.一种对数域差分低通滤波器,其特征在于,包括:两个结构相同的对数压缩单元,每个所述对数压缩单元的输入端与差分输入电流中的一路相接,所述对数压缩单元对所输入的电流进行对数压缩转换得到压缩后的电压信号,并将压缩后的电压信号输入至低通滤波单元中;所述低通滤波单元的输入端分别与两个对数压缩单元的输出端相连接,其将两路压缩后的电压信号进行滤波和处理后,得到输出电压信号,并将该输出电压信号输出至指数扩展单元中;所述指数扩展单元的结构与所述对数压缩单元的结构镜像对称,其对输出电压信号进行扩展转换得到输出的电流信息并进行输出;所述对数压缩单元、低通滤波单元、指数扩展单元中均设有MOS管,且每个MOS管均工作在亚阈值区

 随着科技的进步,电子医疗仪器正被广泛的使用,电子医疗仪器使用时需要获取 生物电信号,而由于生物电信号的频率非常低,一般低于Ik赫兹。因此对生物电信号的滤波 处理往往需要较大的电容电阻来得到大的充放电时间常数,从而得到很低的截止频率。然 而便携式信号采集系统要求芯片面积小,这对大电容的集成是一个严峻的考验,同时,便携 式信号采集系统对电源电压和功耗的要求也非常高,为满足信号摆幅的要求,电压型滤波 器的电源电压往往很高,而传统的工作于饱和区的电流型滤波器电流电压也较大,不利于 便携式系统的使用。模拟信号的对数压扩技术可以很好的解决低电源电压下仍具有较大动 态范围的问题:电流信号先经过对数压缩得到小摆幅的电压信号,经过滤波处理后再经过 指数扩展还原回电流信号。目前对于生物电信号滤波的主要方法仍是采用电压模式滤波电 路,而近年来出现了采用BJT双极型晶体管对数滤波电路。

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作为另一种改进,所述对数压缩单元中的MOS管均为NMOS管,其分别为第三、第四、 第五匪OS管;所述第四匪OS管的栅极连接参考电压输入端,第四匪OS管的源极与第五匪OS 管的源极、第三NMOS管的漏极相连接,第四NMOS管的漏极与第一偏置电流源、第三NMOS管的 栅极以及电流输入端连接;第五NMOS管的栅极与漏极相短接,同时第五NMOS管的栅极作为 电流压缩为电压后的输出端;第三NMOS管的源极接地。

[0013] 本发明采用差分输入的结构,可以很好地抑制共模噪声,且不需要分别对两路信 号进行低通滤波处理再作差,而是通过采用跨导滤波的方法,在作差的同时完成滤波,减少 了一个电容的使用,体积小更容易集成。

技术合作

作为另一种改进,所述对数压缩单元中的MOS管均为NMOS管,其分别为第三、第四、 第五NMOS管;所述第四匪OS管(NM0S4)的栅极连接参考电压输入端,第四NMOS管(NM0S4)的 源极与第五NMOS管(NM0S5)的源极、第三NMOS管(NM0S3)的漏极相连接,第四NMOS管(NM0S4) 的漏极与第一偏置电流源、第三匪OS管(NM0S3)的栅极以及电流输入端连接;第五匪OS管 (NM0S5)的栅极与漏极相短接,同时第五NMOS管(NM0S5)的栅极作为电流压缩为电压后的输 出端;第三NMOS管(NM0S3)的源极接地。

[0055] 以上所述仅为本发明的较佳实施例而已,并不用以限制本发明,凡在本发明的精 神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等,均应包含在本发明的保护范围之内。