Online digital filters for biological signals: some fast designs for a small computer

Abstract

After reviewing the design of a class of lowpass recursive digital filters having integer multiplier and linear phase characteristics, the possibilities for extending the class to include high pass, bandpass, and bandstop (‘notch’) filters are described. Experience with a PDP 11 computer has shown that these filters may be programmed simply using machine code, and that online operation at sampling rates up to about 8 kHz is possible. The practical application of such filters is illustrated by using a notch desgin to remove mains-frequency interference from an e.c.g. waveform.

Sommaire

Après avoir passé en revue la conception d'un type de filtres digitaux récurrents passe-bas à multiplicateurs incorporés et à caractéristiques de phase linéaires, cet article décrit les possibilités d'extension de ce type aux filtres, passe-haut, passe-bande et à élimination de bande. Une expérience menée avec un ordinateur PDP 11 a indiqué que ces filtres peuvent être programmés de manière simple avec un code machine, et qu'il est possible d'effectuer des opérations en ligne avec des taux d'échantillonnage jusqu'à environ 8 kHz. L'application pratique de tels filtres est illustrée par un exemple dans lequel un filtre à élimination de bande est utilisé pour éliminer les interférences due à la fréquence du courant d'alimentation dans un tracé d'e.c.g.

Zusammenfassung

Nach einer Untersuchung der Konstruktion einer Gruppe von Rekursivdigitalfiltern mit niedrigem Durchlässigkeitsbereich und mit ganzzahligen Multipliziereinrichtungen und Linearphaseneigenschaften werden die Möglichkeiten beschrieben, die Gruppe so zu erweitern, daß sie Hochfilter, Bandpaßfilter und Bandstopfilter (“Kerbfilter”) einschließt. Erfahrungen mit einem PDP 11-Computer haben gezeigt, daß diese Filter auf einfache Weise unter Verwendung von Maschinenkode programmiert werden können und daß On-Line-Betrieb bei Entnahmegeschwindigkeiten von bis zu 8 kHz möglich ist. Die praktische Anwendung solcher Filter wird durch Verwendung einer Kerbkonstruktion zur Ausscheidung von Netzfrequenzstörungen von einer ECG-Wellenform illustriert.