JP7633798B2 - FILTERING CIRCUIT AND FILTERING METHOD - Google Patents
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Description
本発明は、固定周波数を有するノイズのフィルタリング回路について、減衰周波数帯域の設定を簡略化する回路および方法に関する。 The present invention relates to a circuit and method that simplifies the setting of an attenuation frequency band for a noise filtering circuit having a fixed frequency.
固定周波数を持つノイズが知られている。例えば、50Hzおよび60Hzの周波数の商用電源が一般的に用いられるが、それぞれ50Hz、60Hzの固定周波数のノイズを発生する場合がある。また、モーターの周辺回路には、モーターの定常回転速度に依存する周波数のノイズが含まれている場合がある。 Noise with a fixed frequency is known. For example, commercial power sources with frequencies of 50 Hz and 60 Hz are commonly used, and may generate noise with fixed frequencies of 50 Hz and 60 Hz, respectively. In addition, the peripheral circuits of a motor may contain noise with a frequency that depends on the steady-state rotational speed of the motor.
ノイズのフィルタリング回路として、チョッピング回路や負帰還回路、およびファーストインファーストアウト(FIFO)メモリを用いた移動平均処理回路が知られている。チョッピング回路および負帰還回路を用いた移動平均処理回路は、それぞれ内蔵するオペアンプ回路およびチョッピング回路自身の消費電力が比較的高いという課題がある。一方FIFOメモリを用いた移動平均処理回路は消費電力が比較的低いため、ウェアラブル型心電信号生成装置に適用することが提案されている(特許文献1)。 Known noise filtering circuits include chopping circuits, negative feedback circuits, and moving average processing circuits using first-in-first-out (FIFO) memory. Chopping circuits and moving average processing circuits using negative feedback circuits have the problem that the power consumption of the built-in operational amplifier circuit and chopping circuit itself is relatively high. On the other hand, moving average processing circuits using FIFO memory have relatively low power consumption, so it has been proposed to apply them to wearable electrocardiogram signal generating devices (Patent Document 1).
例えば50Hzまたは60Hzの商用電源を使用する場合、精度良く固定周波数のノイズを除去するためには、フィルタリング回路の周波数特性が持つ最も抑圧できる周波数を、50Hzまたは60Hzのどちらかに手動で設定(最適化)しなければならず、使い勝手に難があるという問題があった。以下この最適化作業を「減衰周波数帯域の設定」と表記する。 For example, when using a 50 Hz or 60 Hz commercial power supply, in order to accurately remove fixed-frequency noise, the frequency characteristic of the filtering circuit that can be most suppressed must be manually set (optimized) to either 50 Hz or 60 Hz, which can be problematic in terms of usability. Hereinafter, this optimization process will be referred to as "setting the attenuation frequency band."
実施の形態の解決しようとする課題は、フィルタリング回路の減衰周波数帯域の設定を簡略化することである。その他の課題および新規な特徴は、本明細書および図面の記載から明らかになるであろう。 The problem to be solved by the embodiment is to simplify the setting of the attenuation frequency band of the filtering circuit. Other problems and novel features will become apparent from the description of this specification and the drawings.
一実施の形態に係るフィルタリング回路は、2つ以上の期間の異なる移動平均信号を用いて、当該フィルタリング回路の減衰周波数帯域を簡略化した方法で設定する装置である。他の一実施例に係る方法は、2つ以上の期間の異なる移動平均信号を用いて、当該フィルタリング回路の減衰周波数帯域を簡略化した方法で設定する方法である。 A filtering circuit according to one embodiment is a device that uses moving average signals with different periods to set the attenuation frequency band of the filtering circuit in a simplified manner. A method according to another embodiment is a method that uses moving average signals with different periods to set the attenuation frequency band of the filtering circuit in a simplified manner.
上述の実施の形態に係るフィルタリング回路および方法を用いることで、ノイズの固定周波数に応じて、減衰周波数帯域の設定を簡略化できる。 By using the filtering circuit and method according to the above-described embodiment, it is possible to simplify the setting of the attenuation frequency band according to the fixed frequency of the noise.
以下、実施の形態に係る半導体装置について、図面を参照して詳細に説明する。なお、明細書および図面において、同一の構成要件または対応する構成要件には、同一の符号を付し、重複する説明は省略する。また、図面では、説明の便宜上、構成を省略または簡略化している場合もある。また、実施の形態と各変形例との少なくとも一部は、互いに任意に組み合わされてもよい。 The semiconductor device according to the embodiment will be described in detail below with reference to the drawings. In the specification and drawings, the same or corresponding components are denoted by the same reference numerals, and duplicate explanations will be omitted. In the drawings, configurations may be omitted or simplified for the sake of convenience. In addition, at least a portion of the embodiment and each modified example may be combined with each other in any desired manner.
(第一の実施形態にかかるフィルタリング回路の構成)
図1は、実施形態のフィルタリング回路を備えた心電計のブロック図である。心電計1は、心電波形取得部2、増幅回路3、折り返し防止フィルタ4、アナログ―デジタル変換回路5、移動平均処理回路6、比較器7、マルチプレクサ回路8、およびプロセッサ9を備える。
(Configuration of the Filtering Circuit According to the First Embodiment)
1 is a block diagram of an electrocardiograph including a filtering circuit according to an embodiment of the present invention. The
心電波形取得部2は、外部に接続されたセンサーから心電波形信号を受信し、増幅回路3に出力する。増幅回路3は設定されたゲイン値に基づいて受信した信号を増幅し、その増幅した信号を折り返し防止フィルタ4に出力する。折り返し防止フィルタ4は、増幅回路3からの入力信号に含まれるサンプリング周波数の1/2以上の周波数成分を減衰させて、アナログ―デジタル変換回路5に出力する。アナログ―デジタル変換回路5は折り返し防止フィルタ4からの入力信号を、所定のサンプリングレートでデジタル信号に変換し、移動平均処理回路6に出力する。移動平均処理回路6は、アナログ―デジタル変換回路5からの入力信号の変動量を、内蔵された差分算出回路により算出した後、その変動量を移動平均処理回路内のFIFOメモリに順に格納する。
The electrocardiogram
ここで、FIFOメモリは、入力された順序でデータを格納し、一定期間後に当該入力された順序でデータが取り出されるメモリである。したがって、新しいデータが格納されると、古いデータは出力されると同時に削除される。 Here, a FIFO memory is a memory that stores data in the order it was input, and after a certain period of time, the data is retrieved in the same order it was input. Therefore, when new data is stored, old data is output and simultaneously deleted.
図2に本実施形態での移動平均処理回路6、比較器7、マルチプレクサ回路8、およびプロセッサ9の構造および詳細な動作を示す。アナログ―デジタル変換回路5は移動平均処理回路6に信号im(m=0,1,・・・)を順に出力し、FIFOメモリ10に格納される。FIFOメモリ10が信号i0を差分算出回路11に出力するタイミングで、差分算出回路11はアナログ―デジタル変換回路5から直接信号i1を受信する。差分算出回路11は信号i0と信号i1の差分を算出し、変動量d0をFIFOメモリ12に出力する。以降、mの増加(m=1,2,・・・)に伴い、差分算出回路11は変動量dm(m=1,2,・・・)を同様にFIFOメモリ12に出力する。FIFOメモリ12に変動量が格納されると、加算器13は5個の連続した変動量、例えばd0~d4を加算し、乗算器14に出力する。乗算器14はその値を6倍した値Aを経路100を介して比較器7およびプロセッサ9に出力する。一方、加算器15は6個の連続した変動量、例えばd0~d5を加算し、乗算器16に出力する。乗算器16はその値を5倍した値Bを経路200を介して比較器7およびプロセッサ9に出力する。
2 shows the structure and detailed operation of the moving
比較器7は値Aの絶対値と値Bの絶対値を比較し、その結果を経路300を介してプロセッサ9に出力する。
本実施形態では、一例として、商用電源ノイズの周波数を50Hz、サンプリングレートを3.33msecとする。この場合、次の式により、6個の連続した変動量について移動平均処理を行うことで、50Hzのノイズを除去できることがわかる。
1÷(6×0.00333)=50Hz・・・(式1)
In this embodiment, as an example, the frequency of commercial power noise is 50 Hz and the sampling rate is 3.33 msec. In this case, it can be seen that the 50 Hz noise can be removed by performing moving average processing on six consecutive fluctuation amounts using the following formula.
1÷(6×0.00333)=50Hz...(Formula 1)
このときの移動平均処理の周波数特性を図3A(a)に示す。50Hzで急激にGainが低下し、ノイズレベルを59.6dB抑圧できることが分かる。つまり、図3A(b)に示すとおり、6個の連続した変動量について移動平均処理を行った場合の比較器7への出力値はノイズが低減される。一方、5個の連続した変動量について移動平均処理を行った場合の周波数特性を図3B(a)に、比較器7への出力値を図3B(b)に示したが、50Hzでのノイズの低減効果は13.9dBと小さい。つまり、本実施形態では、値Bに含まれる移動平均処理後の残留ノイズは、値Aに含まれる残留ノイズよりも大きいため、値Bの絶対値は値Aの絶対値よりも大きくなる。
The frequency characteristics of the moving average processing at this time are shown in FIG. 3A(a). It can be seen that the gain drops sharply at 50 Hz, and the noise level can be suppressed by 59.6 dB. That is, as shown in FIG. 3A(b), the output value to the
一方、商用電源ノイズの周波数が60Hz,サンプリングレートが3.33msecの場合は、6個の連続した変動量について移動平均処理を行った場合に比べて5個の連続した変動量について移動平均処理を行った場合の方が、60HzでのGainの低下が大きくノイズレベルが抑圧される。その結果、値Aに含まれる残留ノイズが、値Bに含まれる残留ノイズよりも大きく、値Aの絶対値は値Bの絶対値よりも大きくなる。 On the other hand, when the frequency of commercial power noise is 60 Hz and the sampling rate is 3.33 msec, performing moving average processing on five consecutive fluctuation amounts results in a greater drop in gain at 60 Hz and suppresses the noise level than performing moving average processing on six consecutive fluctuation amounts. As a result, the residual noise contained in value A is greater than the residual noise contained in value B, and the absolute value of value A is greater than the absolute value of value B.
したがって、値Aの絶対値と値Bの絶対値を比較器7で比較することにより、加算器13または15のどちらが固定周波数のノイズをより低減できているか判定できる。
Therefore, by comparing the absolute value of value A with the absolute value of value
プロセッサ9は、比較器7から経路300を介して受信した比較結果に基づき、乗算器14または乗算器16の出力信号のうち、ノイズがより低減された信号をマルチプレクサ回路8が出力するよう設定する。プロセッサ9は、経路400を介して受信した乗算器14または乗算器16の出力信号を用い、心電波形の処理を行う。
The
なお省電力化のために、プロセッサ9が値Aを用いない場合は加算器13や乗算器14の動作を停止させてもよいし、値Bを用いない場合は加算器15や乗算器16の動作を停止させてもよい。
In order to save power, the
以上説明したように、本実施形態によれば、ノイズの固定周波数に応じた減衰周波数帯域の設定を簡略化したフィルタリング回路を提供することができるとともに、フィルタリング回路の設定を簡略化できる。 As described above, according to this embodiment, it is possible to provide a filtering circuit that simplifies the setting of the attenuation frequency band according to the fixed frequency of the noise, and to simplify the setting of the filtering circuit.
(第二の実施形態にかかるフィルタリング回路の構成)
第一の実施形態の説明で述べたとおり、比較器7の比較結果によりノイズの固定周波数が50Hzであるのか、60Hzであるのか判定できる。その判定結果に基づき、心電計1を構成する各種回路の設定を変えることで、固定周波数ノイズをさらに低減することができる実施の形態を図4に示す。第一の実施形態で述べたとおり、プロセッサ9は比較器7の比較結果に基づいて、ノイズの固定周波数が50Hzであるのか、60Hzであるのか判定する。プロセッサ9は経路500を経由して、折り返し防止フィルタ4の減衰周波数帯域を、判定したノイズの固定周波数に変更する。また、プロセッサ9は、比較器7の比較結果に基づいて、経路600を介してアナログ―デジタル変換回路5のサンプリングレートを変更することで、固定周波数のノイズを除去できる。例えば商用電源ノイズの周波数を60Hzと判定した場合、プロセッサ9は経路600を経由して、アナログ―デジタル変換回路5のサンプリングレートを2.777msecに設定する。この場合、式2により、50Hzの固定周波数のノイズ低減時と同様、6個の連続した変動量について移動平均処理を行うことで60Hzのノイズを除去できるため、移動平均処理回路6のセッティングを変更しなくても済むという利点がある。
1÷(6×0.002777)=60Hz・・・(式2)
(Configuration of the Filtering Circuit According to the Second Embodiment)
As described in the first embodiment, the comparison result of the
1÷(6×0.002777)=60Hz...(Formula 2)
以上、本発明者によってなされた発明を実施の形態に基づき具体的に説明したが、本発明は前記実施の形態に限定されず、その要旨を逸脱しない範囲で種々変更可能であることはいうまでもない。また、各種回路は、ファームウェアまたはソフトウェアなどを使用して、汎用回路で構造上構成してもよい。更に、ノイズの固定周波数は、50Hzや60Hzに限定されず、他の固定周波数でもよい。 The invention made by the inventor has been specifically described above based on the embodiment, but it goes without saying that the present invention is not limited to the above embodiment and can be modified in various ways without departing from the gist of the invention. In addition, the various circuits may be structurally configured as general-purpose circuits using firmware or software. Furthermore, the fixed frequency of the noise is not limited to 50 Hz or 60 Hz and may be another fixed frequency.
1 心電計
2 心電波形取得部
3 増幅回路
4 折り返し防止フィルタ
5 アナログ―デジタル変換回路
6 移動平均処理回路
7 比較器
8 マルチプレクサ回路
9 プロセッサ
10 FIFOメモリ
11 差分算出回路
12 FIFOメモリ
13 加算器
14 乗算器
15 加算器
16 乗算器
100,200,300,400,500,600 経路
REFERENCE SIGNS
Claims (6)
前記アナログ-デジタル変換回路から出力された信号の第一の期間および第二の期間にわたった平均の信号レベルを出力する移動平均処理回路と、
前記移動平均処理回路から出力された第一の期間にわたった平均の信号レベルと第二の期間にわたった平均の信号レベルを比較する比較回路と
を備え、
前記移動平均処理回路は、前記比較回路での比較結果に基づき第一の期間または第二の期間にわたった平均の信号レベルのいずれか小さい方を出力するように構成された
フィルタリング回路。 an analog-to-digital conversion circuit that samples an analog input signal at a predetermined period, converts it into a digital signal, and outputs it;
a moving average processing circuit that outputs an average signal level of the signal output from the analog-to-digital conversion circuit over a first period and a second period;
a comparison circuit that compares an average signal level over a first period output from the moving average processing circuit with an average signal level over a second period,
The moving average processing circuit is configured to output the smaller of an average signal level over a first period or a second period based on a comparison result in the comparison circuit.
前記移動平均処理回路はファーストインファーストアウトメモリを備える
フィルタリング回路。 2. A filtering circuit as claimed in claim 1,
The moving average processing circuit is a filtering circuit having a first-in-first-out memory.
折り返し防止フィルタを備え、
前記比較回路は、前記比較結果に基づき、前記折り返し防止フィルタの減衰周波数帯域を変更するように構成された
フィルタリング回路。 2. A filtering circuit as claimed in claim 1,
Equipped with an anti-aliasing filter,
The comparison circuit is configured to change an attenuation frequency band of the anti-aliasing filter based on a result of the comparison.
前記信号レベル測定工程により測定された入力信号の信号レベルを第一の期間および第二の期間にわたった平均の信号レベルを出力する平均レベル出力工程と、
前記平均レベル出力工程で出力された第一の期間にわたった平均の信号レベルと第二の期間にわたった平均の信号レベルを比較する比較工程と、
前記比較工程での比較結果に基づき、前記信号レベル測定工程により測定された入力信号の信号レベルの第一の期間または第二の期間にわたった平均の信号レベルのいずれか小さい方を出力する工程と、
を備えるフィルタリング方法。 a signal level measuring step of measuring an input signal level at a predetermined period;
an average level output step of outputting an average signal level of the input signal measured by the signal level measuring step over a first period and a second period;
a comparison step of comparing the average signal level over a first period outputted in the average level output step with the average signal level over a second period;
a step of outputting, based on a comparison result in the comparing step, either an average signal level of the input signal measured in the signal level measuring step over a first period or a second period, whichever is smaller;
The filtering method comprises:
ファーストインファーストアウトメモリに前記入力信号を格納する工程と、
を備えるフィルタリング方法。 5. A filtering method according to claim 4 , comprising the steps of:
storing the input signal in a first-in-first-out memory;
The filtering method comprises:
前記比較工程での比較結果に基づき、折り返し防止フィルタの減衰周波数帯域を変更する工程
を備えるフィルタリング方法。 5. A filtering method according to claim 4 , comprising the steps of:
changing an attenuation frequency band of the anti-aliasing filter based on a result of the comparison in the comparing step.
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Citations (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2009053044A (en) | 2007-08-27 | 2009-03-12 | Yamatake Corp | Detection device, control device and temperature controller |
| JP2016174642A (en) | 2015-03-18 | 2016-10-06 | Kddi株式会社 | Wearable electrocardiographic signal generation apparatus, electrocardiographic signal generation method, and program |
| JP2017018236A (en) | 2015-07-09 | 2017-01-26 | Kddi株式会社 | Pulse measuring device, wearable terminal and pulse measuring method |
| JP2017029459A (en) | 2015-08-03 | 2017-02-09 | Kddi株式会社 | Pulse measuring device and pulse measuring method |
| US20180116531A1 (en) | 2015-07-09 | 2018-05-03 | Kddi Corporation | Pulsebeat measurement apparatus, wearable device and pulsebeat measurement method |
Family Cites Families (1)
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|---|---|---|---|---|
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Patent Citations (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2009053044A (en) | 2007-08-27 | 2009-03-12 | Yamatake Corp | Detection device, control device and temperature controller |
| JP2016174642A (en) | 2015-03-18 | 2016-10-06 | Kddi株式会社 | Wearable electrocardiographic signal generation apparatus, electrocardiographic signal generation method, and program |
| JP2017018236A (en) | 2015-07-09 | 2017-01-26 | Kddi株式会社 | Pulse measuring device, wearable terminal and pulse measuring method |
| US20180116531A1 (en) | 2015-07-09 | 2018-05-03 | Kddi Corporation | Pulsebeat measurement apparatus, wearable device and pulsebeat measurement method |
| JP2017029459A (en) | 2015-08-03 | 2017-02-09 | Kddi株式会社 | Pulse measuring device and pulse measuring method |
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