[发明专利]一种基于电流舵技术的二阶低通滤波器电路

说明书

一种基于电流舵技术的二阶低通滤波器电路，第一电阻的输入端作为二阶低通滤波器电路的输入端，输出端连接第三电阻的输入端；第二电容的下极板连接第三电阻的输出端和运算放大器的输出端并作为二阶低通滤波器电路的输出端，上极板连接运算放大器的负向输入端；第一电容的上极板连接第二电阻的输入端，下极板连接运算放大器的正向输入端并连接共模电平；第一电流舵模块用于将第一电阻的输出端电流分流后流入第二电阻的输入端和流出二阶低通滤波器电路的信号通路；第二电流舵模块用于将第二电阻的输出端电流分流为两部分电流后流入第二电容和流出二阶低通滤波器电路的信号通路。本发明减小了低通滤波器对大的无源器件的需求，便于片上集成。

技术领域

本发明属于模拟集成电路技术领域，特别涉及一种基于电流舵技术采用模拟方式实现高阶低通滤波的电路结构。

背景技术

随着生物医疗和生物电子行业的快速发展，消费类医疗电子产品的需求日益增加。各种传感器采集和读出电路被用于检测与处理不同的生物电信号。另一方面，CMOS集成电路设计和制造趋于高密度、高速和高精度，越来越多的功能被集成到芯片内部，以降低功耗和成本。生物电信号有很多种，常见的几种包括心电信号(eletrocardiogram,ECG)、肌电信号(electromyogram,EMG)、脑电信号(eletroencephalogram,EEG)、眼电信号(eletrooculogram,EOG)等。常见的几种信号如附图1所示，处于一定的频率范围以内。一个生物电信号检测与处理系统需要一个模拟前端电路，其作用是对心电信号进行滤波放大，由于生物电信号普遍处于较低的频率中，滤波器的时间常数较大。常见的二阶低通滤波器如附图2所示，采用这种设计方法需要很大的电阻和电容。这种二阶低通滤波器的截止角频率表达式如下：

在常见的集成电路工艺中，片上电阻不超过1MΩ，电容不超过100pF，且大的电阻电容会占用非常大的版图面积，从而不可能在片上实现很低截止频率的低通滤波功能。为了解决这些问题，学术界提出了使用开关电容电路以及使用跨导运放的滤波方案等方法。其中开关电容电路具有较高的开关噪声，而使用跨导的方案结构复杂，使用的运放多，功耗高，线性工作范围小。

发明内容

针对上述传统二阶低通滤波器电路中低通截止频率较低带来的无源器件(电阻电容)难以片上集成的问题，本发明提出一种基于电流舵技术的二阶低通滤波器电路，通过在传统二阶低通滤波器的电阻通路上加上两个电流舵模块做电流分流，可以在保持无源器件足够小的情况下，获得更低的低通截止频率，以实现低通滤波器的片上集成。

本发明的技术方案为：

一种基于电流舵技术的二阶低通滤波器电路，包括第一电阻、第二电阻、第三电阻、第一电容、第二电容和运算放大器，

第一电阻的输入端作为所述二阶低通滤波器电路的输入端，其输出端连接第三电阻的输入端；

第二电容的下极板连接第三电阻的输出端和运算放大器的输出端并作为所述二阶低通滤波器电路的输出端，其上极板连接运算放大器的负向输入端；

第一电容的上极板连接第二电阻的输入端，其下极板连接运算放大器的正向输入端并连接共模电平；

所述二阶低通滤波器电路还包括第一电流舵模块和第二电流舵模块，

所述第一电流舵模块的输入端连接第一电阻的输出端，用于将第一电阻的输出端电流分流为两部分电流，分流之后电流值更小的一部分电流流入第二电阻的输入端，另一部分电流流出所述二阶低通滤波器电路的信号通路；

所述第二电流舵模块的输入端连接第二电阻的输出端，用于将第二电阻的输出端电流分流为两部分电流，分流之后电流值更小的一部分电流流入第二电容，另一部分电流流出所述二阶低通滤波器电路的信号通路。

具体的，所述第一电流舵模块包括第一NMOS管和第二NMOS管，