TW201119218A - Dynamic filtering device - Google Patents

Description

201119218 六、發明說明： 【發明所屬之技術領域】 本發明有關於濾波器（filter)，尤有關於一種動態濾波 裝置。 【先前技術】 電路接收一時變（time variant)訊號以進行電路量測的 過程中常引入雜訊，為了能加強訊號的品質，一般會利用 • 一低通濾波器（low-pass filter)來消除雜訊。在數位訊號處 理（Digital Signal Processing)時，該低通濾波器可以利用 有限脈衝響應（finite impulse response，FIR)濾波器或無限 脈衝響應（infinite impulse response，IIR)濾、波器的方式加 以實施。一般來說’ FIR濾波器的穩定性較IIR濾波器佳， 但IIR滤波器的抗雜訊的能力卻較FIR濾波器佳；當兩種 渡波器產生相同濾波結果時，IIR濾波器所需要的硬體成 本會較FIR濾波器為低。 • 然而’傳统濾波器的反應時間隨頻率而變，通常抗雜 訊的能力越佳’所需的反應時間也越長，如第1A圖所示。 相對地對於需要快速反應時間的系統，如觸碰面板的位 置偵測，就媒u 跣传犧牲抗雜訊的能力來換取較快速的反應時 間，如第1只Jgj _ 圖所示，其中，觸碰位置D(x，y)為X方向座 標與y方向座 函數。所以，一般濾波器設計者會認為 反應時間和括换_ 机雖訊能力是屬於妥協的濾波器設計變數。 201119218 【發明内容】 本發明之目的之一係提出一種動態濾、波裝置’以解決 上述問題。 為達成上述目的，本發明動態濾波裝置’包含：一變化 量偵測器，根據一第一輸入訊號之多個連續取樣值，產生 —偵測值；一係數產生單元，根據該偵測值，產生一組濾 波係數；以及，一濾波器，根據該組濾波係數，對該輸入

訊號進行濾波；其中，該偵測值的大小與該些連續取樣值 之變化量、該些連續取樣值一次微分之變化量及該些連續 取樣值一次微分之平均值之至少其一或其組合有關。 本發明之另一個目的是提供一種動態濾波方法，包 含：根據一第一輸入訊號之多個連續取樣值，得到一偵測 值；根據該偵測值，得到一組濾波係數；以及，利用一濾 波器，根據該組濾波係數，對該輸入訊號進行濾波；其中， 貞測值的大小與該些連續取樣值之變化量、該些連續取 樣值一次微分之變化量及該些連續取樣值一次微分之平 岣值之至少其一或其組合有關。 +贫明的其他目的和 淋姑伽1 « π Μ询路以 術特徵中得到進一步 解為讓本發明之上述和其 的、特徵和優點能更明顯易懂， 、 ΡΗ ® Γ又将舉貫施例並配^ 附圖式，作詳細說明如下。 以下之說明將舉出本發明之數個較佳的示範 5 201119218 例，例如：各種電子電路、元件 關方法。熟悉本領 域者應可理解，本發明可採用各種可能的方式實施，並不 限於下列示範之實施例或實施例中的特徵。另夕卜眾所知 悉之細節不再重覆顯示或贅述，以避免模糊本發明之重 點。 本發明係以觸碰面板的位置偵測作為範例說明，唯本 發明之動態濾波裝置及其方法亦可應用於其他須要濾波 的積體電路上。 本發明利用輸入訊號的速度變化量、或/及位置變化 量、或/及平均速度，來動態改變濾波器之戴止頻率（cut 〇ff frequency)，使得輸入訊號在慢速移動時獲得較高的訊號 雜訊比（signal-to-noise rati0，SNR)，在快速移動時能縮短 反應時間’以改善濾波器的反應時間和抗雜訊能力。 第2圖顯示本發明動態無限脈衝響應濾波裝置一實施 例之架構示意圖。參考第2圖，本發明動態無限脈衝響應 慮波裝置2 0 0包含一前置低通滤波器2 1 〇、一變化量偵測 器220、一係數產生單元23〇及一無限脈衝響應濾波器 240。本發明動態IIR濾波裝置2〇〇之輸入訊號Di[n]表示 手指在觸碰面板上的觸碰位置，也是一數位訊號，Di[n] 表示η個時間單位時的取樣值且η為大於或等於零之整 數。例如’當取樣頻率（sampling rate)為6QHz時，每單位 時間為1/60秒，Di[0]表示0秒的取樣值、Di[l]表示1/60 秒的取樣值、Di[2]表示2χ(1/60)秒的取樣值、…、以此 類推’ Di[n-1]表示（η-1)χ(1/60)秒的取樣值。相對地， 201119218

Do[n]是動態IIR濾波裝置200的輸出訊號。 前置低通濾波器2 10接收輸入訊號Di[n]，預先遽除 雜訊後，產生一滤波訊號Da[n]以供後級之變化量偵測器 220使用。該前置低通濾波器210可使用IIR慮波器或 FIR濾波器來實施。舉例而言’輸入訊號Di[n]為手指的 觸碰位置，假設取樣頻率為60Hz且前置低通濾波器21〇 係由一契比雪夫第二型（Chebyshev type II)IIR濾波器來實 施，上述契比雪夫第二型IIR濾波器之截止頻率係設定在 籲 fc〇 = 0.6*FS’其中FS為取樣頻率的一半，即fs = 3 0Hz。 這是因為一般手指的移動頻率低於20Hz，所以約略取 FC0 = 0.6 * FS。須注意的是，對動態IIR濾波裝置2〇〇而 言’前置低通濾波器2 1 0的設置’會減少雜訊對輸入訊號 Di[η]之干擾，進而增加後級變化量偵測器220之準嫁度； 相反地’若沒有設置前置低通濾波器2 1 0，動態iir據波 裝置200依然可以進行動態濾'波’但變化量彳貞測器220會 產生之偵測值VAR較容易受到雜訊干擾。由於前置低通據 φ 波器2 1 0對動態IIR濾波裝置200而言並非必要元件，故 在第2圖中以虛線表示。 第3圖顯示觸碰位置隨時間變化的一個例子。參考第 3圖’實線表示原始輸入訊號Di[n]，而虛線則表示經過 前置低通濾波器210處理後的Da[n]訊號。第3圖表示輸 入訊號Di[n]在B區間的位置變化量△ D較小，所以可以 使用較低的戴止頻率以濾除較多的雜訊；相反地，输入訊 號Di[n]在A區間的位置變化量△ d較大，所以可以使用 201119218 較高的截止頻率以快速反應輸入訊號的變化。 第4圖顯示本發明變化量偵測器之一實施例的架構變 不意圖。變化量侦測器22〇接收前置低通濾波器2丨0產生 之濾波訊唬Da[n]，進行變化量度運算，以產生一偵測值 VAR。在第4圖的實施例中，係對濾波訊號Da[n]總共取4 個取樣點作變化量運算，請注意，本發明並未對濾波訊號

Da[n]之取樣點數做限定，而取樣點數多寡可依硬體的成本 g 考量來實施’但過多的取樣點數會使得變化量偵測器22〇 產生偵測值VAR的時間過長’而過少的取樣點數會使偵測 值VAR的結果容易遭受雜訊干擾。參考第4圖，變化量偵 測器220包含一第一運算電路42〇、一第二運算電路43〇、 一第二運算電路450、三個延遲器411〜413及三個減法器 416〜418 ° 輸入訊號Di[n]表示手指的觸碰位置，而濾波訊號 Da[n]則表示去除雜訊後的手指觸碰位置。在第4圖中， Z為延遲（delay)符號’表示延遲器411〜413分別延遲一 籲個取樣點時間，而三個減法器416〜418的輸出v[n-m]= Da[n-m]- Da[n-m-l](相當於輸入訊號Da[n_m]的一次微 分）’分別表示在三個時間點（n=〇、i、2)時手指不同的移 動速度其中，m為整數Km^2。第一運算電路420接 收濾波訊號的4個取樣點Da[n]、^[^]、Da[n_2]及

Da[n_3]，進行位置之標準偏差值（standard deviation)運 算，產生位置之標準偏差值Da_STE^根據標準偏差值定 201119218

Da STD = {pa\n -ni\- Daf 1/2 其中

Da表示4個取樣 點的平均位置。第二運算電路430接收三個減法器416〜418 的輸出v[n]、v[n-l]及v[n-2] ’進行速度之標準偏差值 (standard deviation)運算，產生速度之標準偏差值V_STD 及平均速度V一MEAN。根據標準偏差值定義， V STD = ^(vfn-wl-v)2 1/2 ，其中，V表示v[n]、枓^^及v[n_2] 之平均速度，亦等於V_MEAN。根據三個參數Da_STD、 φ V-STD及V_MEAN ’第三運算電路45〇產生一伯測值 VAR。根據本發明’偵測值VAr的產生和三個參數 Da_STD、V — STD及V—MEAN之至少其一或其組合有關。 一實施例中’第三運算電路450係將三個參數Da_STD、 V_STD及V—MEAN線性組合後，產生該偵測值VAr，即 VAR = wlx Da_STD + w2xV_STD + w3xV_MEAN，例如： wl=0.7，w2 = 0.2，w3 = 0.1。 由於上述標準偏差值的運算比較複雜，在另一實施例 中’為簡化運算，第一運算電路420係計算位置之絕對誤

差總和（sum of absolute difference，SAD):亦即 Da SAD =abs(Da[n]-Da)+abs{Da[n~\]-D0) + abs{Da[n-2]-Wa) + abs{Da[n-?>]-Wa) » ’其中’加表示4個取樣點的平均位置。而第二運算電路 430係計算速度之絕對誤差總和：v_SAD = αΜν[η]-ν) +咖(ν[«-1]-ί) +咖(v[«-2]-;)，其中，[表示 v[n]、

及v[n-2]之平均速度。根據三個參數Da_SAD、V_SAD及 V_MEAN ’第三運算電路450產生一偵測值VAR。根據本 發明，偵測值VAR的產生和三個參數Da_SAD、V_SAD 201119218 及V—ΜΕΑΝ之至少其一或其組合有關。一實施例中，第三

運算電路450係將三個參數Da SAD' V SAD及V MEAN — 線性組合後，產生該偵測值VAR，即VAR = wl χ Da_SAD + w2 χ V SAD + w3 χV_MEAN，例如：wl=〇.6，w2 = 0.3， w3=0.1。 偵測值VAR表示滤l波訊號Da[n]的 VAR越大表示觸碰位置的變化越大，可以使用具較高截 止頻率的IIR濾波器以得到快速的反應；偵測值VAR越 小表示觸碰位置的變化較小，可以使用具較低截止頻率的 11R渡波器來去除較多的雜訊。 參考第2圖，係數產生單元230，根據該偵測值VAR， 產生一組濾波係數。係數產生單元23〇包含一第一查表單 元231及一第二查表單元232。第一查表單元231内建一 第一查閱表（lookup table，LUT)，用以接收該偵測值VAR， 並查詢該第一查閱表，以產生一截止頻率FC。該第一查閱 表的建立係根據第5 A圖之偵測值VAR和截止頻率FC之 關係曲線，亦即戴止頻率FC與VAR的對應係由上述第一 查閱表來實施。當偵測值VAR高於VAR_H時，第一查表 早元231輸出之截止頻率％等於fc_h;當偵測值爾 低於VAR-L時，第-查表單元23 1輸出之截止頻率FC等 於Fc—L，當偵測值VAR之大小介於var—h與 間時，截止頻率FC之大小為一個介於FC—H與FC if之間 的值。在第5Α圖的實施例中’當FC落在fc_h與π [ 區^時FC與VAR的對應（mapping)為線性正比 另一實施例Φ，A Tm #丄

虽FC洛在FC—H與FC_L之區間時，FC 10 201119218 與VAR的對應為非線性正比關传（‘场 比關你（如第5B圖所示）。從第 5 A圖及第5 B圖之關係曲錄·5|*以抱& 彻货曲線可以觀察到，偵測值VAR和截 止頻率 FC之間係呈頊一里 現 早調遞增（monotonically increasing)關係 〇 在另-實施例中，上述截止頻ψ FC是摘測值键 及一環境變數的函數。例如：當環境變數為位置D(x，y)) 時，不同的位置D(x，y)係對應至不同的VAR和Fc之關 係曲線。第5C圖顯示距離與SNR之關係曲線。第5c圖 係以觸碰面板的位置為例，一般而言，距離觸碰IC越近， 觸碰訊號之SNR越大’如區域A;而距離觸碰Ic越遠， 觸碰訊號之SNR越小，如區域C。為了動態反應不同位 置D(x’y)具有不同的SNR’上述第一查閱表可針對不同 位置區間設計不同的關係曲線’可以避免為了加強SNR 較差區域的抗雜訊能力’而犧牲SNR較佳區域的反應時 間。因此，上述第一查閱表可“因地制宜，，，即根據不同區 域的SNR情形來設計，如第5D圖所示，例如區域c有 較差的SNR，所以相對應的關係曲線會較區域a、B為低， φ 亦即同一偵測值VAR的情況下，利用區域c的關係曲線 所對應的 FC值會小於其他區域所對應的FC值，換言 之，區域C會以較低的FC來抑制雜訊。須注意的是，摘 測值VAR是第一查表單元23 1產生截止頻率FC的必要條 件，但上述環境變數則是非必要（optional)條件，因此在第 2圖及第9圖中第一查表單元231的輸入：環境變數，係 以虛線表示。 一般而言，IIR濾波器的結構分為直接第一型（direct 201119218 I)、直接第二型（direct II)、串聯型（cascade)、格子型（lattice) 及並聯型（parallel)等，實施時，本發明不限定iir濾波器 240的結構’另外，本發明亦不限定iir濾波器24〇的階 數（order)。在第二圖之實施例中，IIR濾波器240係以二 階（n=2)的契比雪夫第二型濾波器之直接第一型結構來加 以實施’如第6A圖所示，而契比雪夫第二型HR慮波器 之止帶漣波（stopband ripple)衰減量係設為_2〇dB，表示在 截止頻率以上的增益在1/1〇以下（2〇l〇gi〇(i/i〇)= _2〇 dB)。第6A圖顯示二階（n=2)的契比雪夫第二型iir濾波器 ® 之直接第一型结構的信號流。參考第6A圖，直接第一型 結構的輸入與輸出符合以下之二階差分方程式（2nd_〇rder difference equation)： a( 1) xDo[n]=b( 1) xDa[n]+ b(2)xDa[n-l] + b(3)xDa[n-2]- a(2)xDo[n-l] - a(3)xDo[n-2]..............⑴。 第二查表單元232内建一第二查閱表，將接收到的截 止頻率FC除以FS後，得到一頻率比值（FC/FS)(單位： π ) ’再根據該頻率比值（FC/FS)來查詢第二查閱表，以產 生一組對應的濾波係數 a(l)、a(2) ' a(3)、“ο、b(2)、 •(請參考方程式（1))。第6B圖顯示第二查閱表的一個例子。 參考第6B圖，第二查閱表中共有九階之頻率比值 (FC/FS) ’而各階之頻率比值分別對應一組濾波係數a〇) ' a(2)、a(3)、b(l)、b(2)、b(3)，用以實現不同截止頻率下 之二階（n=2)的契比雪夫第二型iIR濾波器，而且止帶漣波 衰減量係設為-20dB。其中，&(1)為D〇[n]之係數，a(1)值 均為1。相較於巴特沃士（Butterw〇rth)濾波器、一契比雪夫 第一型（Chebyshev type I)濾波器及一橢圓（elliptie)濾波器 12 201119218 相比，本實施例選用二階（n=2)的契比雪夫第二型IIR濾波 器是因為契比雪夫第二型nR濾波器有以下特點：)通帶 (passband)的輸出增益（gain)等於j，（2)止帶的輸出增 益可控制在預設值之下，及（3)過渡區（transiti〇n regi〇n^g 對較窄。實作者可依電路所需特性，選擇巴特沃士濾波 益、或橢圓濾波器、或契比雪夫第一型濾波器、或契比 雪夫第二型濾波器，並根據所需的頻率響應（frequency response) ’選擇適當的階數（〇rder)。一般來說濾波器 的階數越高’過渡區越窄，但是第二查閱表需要記錄的濾 波係數就較多，電路設計者可依硬體的成本考量及電路濾 波需求來實現不同階數的Hr濾波器。 第6C圖顯示第6B圖中各組濾波係數之間呈現連續性 關係。明顯地，從第6C圖可以觀察到本發明的特色：相 對應於各頻率比值(FC/FS)’同一型且同一階濾波器之各組 濾波係數之間呈現連續性的分布。上述本發明的特色帶給 系統的好處如第7A圖的例子所示：當頻率比值（fc/fs)由

〇.2π變為（)々時’ „R濾、波器24()仍可繼續維持其收斂 性，不會因為 〇·3 7Γ )而造成 換檔，，（FC/FS由0.2τΓ變為 轉換不順的現象，例如，產生震盪或發散的現象。對照之 下，傳統濾波器在階數產生變化（從二階變為三階）時容 易產生震盪現象’如第7B圖所示。再去，拍祕丄 合 丹者’根據本發明， 各組濾波係數之間呈現連續性的分布 方便’若頻率比值（FC/FS)落在第6B圖 兩階之間’相對應的一組濾波係數可 然，也可以取最接近的截止頻率的係 的另一好處是計算 之第二查閱表的任 以内插來產生，當 數來表示。另一方 13 201119218 面，上述第一查表單元23 1及第二查表單元232皆可以利 用一唯讀記憶體、一組合邏輯（combinational logic )電路 及一暫存器電路之其一來加以實施，其中，該暫存器電路 包含複數個暫存器。 第二查表單元232輸出一組對應的濾波係數a(1)、 a(2)、a(3)、b(l)、b(2)、b(3)至 IIR 濾波器 240 後，iIR 濾 波器240即依據該組濾波係數，對輸入訊號Di[n]進行濾 波。如果該組瀘波係數對應的截止頻率較高，nR濾波器 • 240可快速反應，·如果該組濾波係數對應的截止頻率較 低’ IIR濾波器240可濾除較多雜訊。據此，本發明動態 無限脈衝響應濾波裝置2 0 0可依據輸入訊號的變化量，改 變相對應的遽波係數，進而動態調整Hr遽波器240不同 的截止頻率，使濾波裝置200在，，濾除雜訊，，和“快速反應” 的兩種極端目的之間，達成暫時最佳功效。第8圖顯示本 發明動態無限脈衝響應濾波裝置的輸出訊號與輸入訊號 之間的關係。請同時參考第1A圖、第i B圖及第8圖，相 •對於傳統濾波器，本發明動態無限脈衝響應濾波裝置2〇〇 的輸出訊號在變化較快的陡升區域有較快速的反應時 間，並在變化較少的平緩區域有極佳的抗雜訊比（SNR)。 第9圖顯示本發明動態有限脈衝響應遽波裝置一實施 例之架構TF意圖。參考第9圖，本發明動態有限脈衝響應 濾波裝i 900包含一前置低通遽波器21〇、一變化量㈣ 器220、-係數產生單& 93〇 &一有限脈衝響應遽波器 940在本說明書中’相同標號的元件具有相同功能，在 14 201119218 此不於贅述。以下’僅說明本實施例與第2圖之實施例相 異之處。 一般而言’ FIR濾波器的結構分為四型：第一型（type I)、第二型（type II)、第三型（type ΠΙ)及第四型（type iv)。 第一型FIR濾波器具有以下的對稱性脈衝響應（symmetric impulse response)：

Di[n]= Di[M-n] » 0<n<M (2) 其中’ M為偶數。第二型FIR濾波器亦具有滿足上 • 述方程式（2)的對稱性脈衝響應，但Μ為奇數《至於第三 型FIR濾波器具有以下的反對稱性脈衝響應：

Di[n] = - Di[M-n] * 0<n<M (3) 其中’ Μ為偶數。第四型FIR濾波器亦具有滿足上述 方程式（3)的反對稱性脈衝響應，但Μ為奇數。 本發明不限定FIR濾波器940的結構，另外，本發明 亦不限定FIR濾波器940的階數（order)。實作者可依電路 所需特性’選擇第一型有限脈衝響應濾波器、或第二型有 限脈衝響應濾波器、或第三型有限脈衝響應濾波器、或第 四型有限脈衝響應濾波器，並根據所需的頻率響應 (frequency response) ’選擇適當的階數（order)。在第九圖 之實施例中，FIR濾波器940係以四階（n=4)的第一型FIR 滤波器之直接結構（direct form)來加以實施，如第1 0 A圖 所示，四階（n=4)的第一型FIR濾波器的輸入與輸出符合以 下之四階差分方程式：Do[n]=b(l)xDa[n] + b(2)xDa[n-l] + b(3)xDa[n-2] + b(4)xDa[n-3]+b(5)xDa[n-4].................(4)。 201119218 第二查表單元932内建一第二查閱表，將接收到的截 止頻率FC除以FS後，得到_頻率比值（FC/FS)，再根據 該頻率比值（FC/FS)來查詢第二查閱表，以產生一組對應的 濾波係數b(1)~b(5)(請參考方程式（4))。第1〇B圖顯示第 二查閱表的另一個例子》參考第1〇B圖，第二查閱表中共 有九階之頻率比值（FC/FS)(單位：冗），而各階之頻率比值 (FC/FS)分別對應一組濾波係數b〇)〜b(5)(請參考方程式 (4)) ’用以實現不同截止頻率下之四階（n=4)的第一型fIR ^ 濾波器。一般來說，濾波器的階數越高，過渡區越窄，但 疋第一查閱表需要記錄的滤波係數就較多，電路設計者可 依硬體的成本考里及電路慮波需求來實現不同階數的Fir 遽波器。 第1 0C圖顯示第1 0B圖中各組濾波係數之間呈現連續 性關係。明顯地’從第10C圖可以觀察到本發明的特色： 相對應於各頻率比值（FC/FS) ’同一型且同一階濟波5|之各 組濾波係數之間呈現連續性的分布。第二查表單元932輸 • 出一組對應的渡波係數b(l )〜b(5)至FIR濾波器940後，FIR 濾、波器940即依據該組遽波係數，對輸入訊號Di[n]進行 遽波。如果該級滤波係數對應的截止頻率較高，FIR減波 器940可快速反應；如果該組濾波係數對應的截止頻率較 低，FIR濾波器940可濾除較多雜訊。 上述所有實施例中，輸入訊號Di[n]係表示手指的觸 碰位置，亦即輪入訊號Di[n]的測量值是位置或座標，之 後，再根據輸入訊號的速度變化量、或/及位置變化量、 16 201119218 或/及平均速度’來動態改變濾波器（240或940)之截止頻 率。須注意的是’本發明之動態濾波裝置及其方法亦可應 用於其他須要濾波的積體電路上，因此輸入訊號Di[n]的 測量值可依據不同的應用電路而改變，例如：電壓值、亮 度值、溫度值、或電流量等等，據此，本發明再根據輸入 訊號的變化量、或/及輸入訊號一次微分的變化量、或/及 輸入訊號一次微分的平均值，來動態改變濾波器（24〇或 940)之截止頻率’使得輸入訊號在變化量少時獲得較高的 • 祝號雜訊比’在變化量大能縮短反應時間，以改善減波器 的反應時間和抗雜訊能力。相對應地，第2圖及第9圖中 的環境變數也依據不同的應用電路而有差異，例如：摘測 區域、時段 '溼度、溫度、距離等等。 以上雖以實施例說明本發明，但並不因此限定本發明 之範圍，只要不脫離本發明之要旨，該行業者可進行各種 變形或變更。 φ 【圖式簡單說明】 第1Α圖顯示一傳統濾波器的輸出訊號與輸入訊號之 間的關係。 第1B圖顯示另一傳統渡波器的輪出訊號與輪入訊號 之間的關係。 第2圖顯示本發明動態無限脈衝響應濾波裝置一實施 例之架構示意圖。 第3圖顯示觸碰位置隨時間變化的—個例子。 17 201119218 不意圖 第4圖顯示本發明變化量偵測器之—實施例的架構 變 線 第5A圖顯示偵測值键和戴止頻率FC之關係曲 的一個例子。 線 第5B圖顯示偵測值VAR和截止頻率％之關係曲 的另一個例子。 第5 C圖顯示距離與snr之關係曲線。 第5D圖係根據第5(：圖，顯示不同區域具有不同的距 離與SNR關係曲線。 第6A圖顯示二階（n=2)的契比雪夫第二型nR濾波器 之直接第一型結構的信號流。 第6B圖顯示第二查閱表的一個例子。 第6C圖顯示第6B圖中各組濾波係數之間的關係。 第7A圖顯示當頻率比值（FC/FS)產生變化時，輪出訊 號與輸入訊號之間的關係。 第7B圖顯示當傳統濾波器的階數產生變化時，輸出 訊號產生之震盪現象。 第8圖顯示本發明動態無限脈衝響應濾波裝置的輸出 訊號與輸入訊號之間的關係。 第9圖顯示本發明動態有限脈衝響應濾波裝置—實施 例之架構示意圖。 第1〇A圖顯示四階（n=4)的第一型FIR濾波器之直接 結構的信號流。 第1 0B圖顯示第二查閱表的另一個例子。 18 201119218 第1 0C圖顯示第1 OB圖中各組濾波係數之間呈現連續 性關係。 【主要元件符號說明】 200動態無限脈衝響應濾波裝置 2 1 0前置低通濾波器 220變化量偵測器 230、930係數產生單元 23 1第一查表單元 232、932第二查表單元 240無限脈衝響應濾波器 900動態有限脈衝響應滹波裝置 940有限脈衝響應濾波器 19

Claims (1)

1. 201119218 七、申請專利範圍： 1. 一種動態濾波裝置，包含： 一變化量偵測器，根據一第一輸入訊號之多個連續取樣值，產 生一偵測值； 一係數產生單元，根據該偵測值，產生一組濾波係數；以及 一濾波器’根據該組濾波係數，對該輸入訊號進行濾波； 其中，該偵測值的大小與該些連續取樣值之變化量、該些連續 取樣值一次微分之變化量及該些連續取樣值一次微分之 • 平均值之至少其一或其組合有關。 2. 如申請專利範圍第1項所記載之濾波裝置，其中該些連續取樣 值之變化量為該些連續取樣值之標準偏差值及該些連續取樣 值之絕對誤差總和之其一。 3·如申請專利範圍第1項所記載之濾波裝置，其中該些連續取樣 值一次微分之變化量為該些連續取樣值一次微分之標準偏差 值及該些連續取樣值一次微分之絕對誤差總和之其一。 4.如申請專利範圍第1項所記載之渡波裝置，其中該係數產生單 元包含： -^ ---—

   二歪表早元，内建一第二查閱表 頻 ’用以接收該截止 其中，

   一第二查表單元， 20 201119218 5.如申請專利範圍第4項所記載之濾波裝置，其中該第一查表單 凡及該第二查表單元係分別由一唯讀記憶體、—組合邏輯電路 及一暫存器電路之其一來加以實施。 6·如申請專利範圍第4項所記載之濾波裝置，其中該第二查閱 表的内容會隨該濾波器的階數之不同而改變。 7·如申請專利範圍第4項所記載之濾波裝置，其中該第二查閱 表的内容會隨該濾波器的種類之不同而改變。 8·如申請專利範圍第4項所記載之濾波裝置，其中該第二查閱 表包含多組濾波係數，且各組濾波係數之間呈現連續性。 9.如申請專利範圍第4項所記載之濾波裝置，其中該第一查表單 疋更接收一環境變數，並根據該第一查閱表，來產生該截 止頻率。 忉.如申請專利範圍第1項所記載之濾波裝置，其中該濾波器為一 無限脈衝響應濾波器。 1.如申專利範圍第1 〇項所記載之滤波裳置，其中該無限脈衝 響應遽波器係由一巴特沃士 (Butterworth)遽波器、一契比雪夫 第一型（Chebyshev type I)濾波器、一契比雪夫第二型 (Chebyshev type II)濾波器及一橢圓（elliptic)濾波器之其一來 實施。 U·如申請專利範圍第丨項所記載之濾波裝置’其中該濾波器為一 有限脈衝響應濾波器。 13.如申請專利範圍第12項所記載之濾波裝置，其中該有限脈衝 響應濾波器係由一第一型有限脈衝響應濾波器、一第二型有限 21 201119218 脈衝響應濾波器、一第三型有限脈衝響應濾波器及一第四型有 限脈衝響應濾波器之其一。 14·如申請專利範圍第〗項所記載之濾波裝置，更包含： 一前置低通濾波器’係該移動量偵測器之前級電路，用以接收 一第二輸入訊號’並預先濾除該第二輸入訊號之雜訊，以產生 該第一輸入訊號。 15. —種動態濾波方法，包含：

   根據一第一輸入訊號之多個連續取樣值，得到一偵測值； 根據該偵測值，得到一組濾波係數；以及 利用一濾波器，根據該組濾波係數，對該輸入訊號進行濾波； 其中，該偵測值的大小與該些連續取樣值之變化量、該些連 續取樣值一次微分之變化量及該些連續取樣值一次微分 之平均值之至少其一或其組合有關。 W如申請專利範圍第15項所記載之遽波方法，其中該些連續取 樣值之變化量為該錢續取隸之標準偏差似該些連續取 樣值之絕對誤差總和之其一。 A如申請專利範圍第15項所記載之遽波方法，其中紗連續取 ^值一f微分之變化量為該些連續取樣值-次微分之標準偏 值及4錢續取樣值―:欠微分之料誤差總和之其一。 18.如申請專利範圍第15 滤波係數步驟包含：斤5己載之/慮波方法，其中該得到該組 以得到一截止頻率 根據該偵測值，查詢一第一查閱 以及 22 201119218 以得到該組濾波 根據該截止頻率，氺 頌半’查詢一第二查閱表， 係數； 請與該㈣之間呈單調遞增關係。 〜e·圍第18項所記載之濾波方法，其中該第二查閱 .内合會隨該濾波器的階數之不同而變動。 20.如申請專利範圍笫e 項所記载之濾波方法，其十該第二查閲 表的内容會隨該濾波器的種類之不同而變動。 料纖㈣18韻記載之缝方法，其中該第二查閱 & 3 ^組遽波係數’且各組it波係數之間呈現連續性β •如申請專利㈣第18項所記載之滤波方法，其中該查詢該第 查閱表步驟還包含： 更根據一環境變數，查詢該第一查閱表，以得到該截止頻 率。 过如申請專利範圍第15項所記載之渡波方法，其中該遽波器為 一無限脈衝響應濾波器。 从如申請專利範圍第23項所記載之濾波方法，其中該無限脈衝 響應濾波器係由-巴特沃士（Butte觸rth)渡波器、—契比雪夫 第一型(Chebyshev type I)遽、;皮器、—契比雪夫第二型 (Chebyshev type II)濾波器及一橢圓(elHptic)遽波器之其一來 實施。 K如申請專利範圍第15項所記載之渡波方法，其中該渡波器為 —有限脈衝響應濾波器。 26.如申請專利範圍第25項所記載之濾波方法，其中該有限脈衝 響應滤波器係由-第-型有限脈衝響應渡;皮器、一第二型有限 23 201119218 脈衝響應濾波器、一第三型有限脈衝響應濾波器及一第四型有 限脈衝響應濾波器之其一。 27.如申請專利範圍第15項所記載之濾波方法，更包含： 預先濾除接收一第二輸入訊號之雜訊，以得到該第一輸入訊 號。

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