基于Switched-RC技術(shù)的0.8 V帶通濾波器

　　2.3 Switched-RC帶通濾波器

　　本文所設計的帶通濾波器用于心率檢測設備。濾波器起到放大心率信號和衰減干擾信號的功能。所處理的心率信號集中在20～80 Hz頻段，干擾信號則分布在低于7 Hz頻段和高于100 Hz頻段。利用Matlab工具得到符合要求的濾波器傳輸函數然后計算出具體電容值。該濾波器為三個(gè)雙二階子單元的級聯(lián)，其中第一和第二個(gè)子單元為雙二階帶阻濾波器，阻帶中心頻率分別為10 Hz和110 Hz。第三個(gè)子單元為雙二階低通濾波器，截止頻率為100 Hz。各個(gè)子單元均采用偽差分結構，子單元的具體電路如圖3和圖4所示。

　　表1給出了各個(gè)子單元的電容取值?；赟witched-RC技術(shù)實(shí)現的雙二階結構與傳統雙二階結構的主要改進(jìn)方面是用電阻替代了浮動(dòng)開(kāi)關(guān)，解決了浮動(dòng)開(kāi)關(guān)高阻抗問(wèn)題，實(shí)現低壓下正常工作，并且采樣支路和反饋支路電容采用了分離(split)的形式以保持恒定的共模電平。

 　　3 電路仿真結果

　　本文設計的濾波器幅頻響應如圖5所示，設計的濾波器有10 dB增益以達到放大弱信號作用。采用TSMC0.18 μm CMOS工藝對所設計的濾波電路進(jìn)行仿真模擬。仿真結果表明：在0.8 V工作電壓下，濾波器功耗為0.9 mV，輸出擺幅可達1.2 Vp-p，通帶增益為10 dB，表2給出了具體仿真結果。

　　圖6給出了輸入信號為周期14 ms(66 Hz)，幅值Vp-p=2 mV方波時(shí)的差分輸出結果?？梢?jiàn)，輸入的方波經(jīng)過(guò)濾波器處理后，輸出為幅度放大的同頻率正弦波，達到設計要求。

　　4 結 語(yǔ)

　　基于開(kāi)關(guān)電阻電容技術(shù)，設計了一種用于心率檢測沒(méi)備的低壓六階開(kāi)關(guān)電容帶通濾波器。該濾波器采用偽差分結構，電源電壓為0.8 V，輸出擺幅可達1.2 Vp-p。仿真結果表明該濾波器完全滿(mǎn)足設計指標，適合在低電壓下工作。該設計有效解決了低電源電壓下MOS開(kāi)關(guān)的導通問(wèn)題，是低壓情況下開(kāi)關(guān)電容濾波器的一種全新實(shí)現方案。