Chopper Pasa Banda

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Dise˜o de un Filtro Pasabanda para la n Implementaci´n de un Amplificador Chopper de o Bajo Ruido y Micro Consumo
Pablo Aguirre, Alfredo Arnaud.
Insituto de Ingenier´ El´ctrica, Facultad de Ingenier´ UROU ıa e ıa. Montevideo, Uruguay. paguirrre@iie.edu.uy

Resumen— Este trabajo consiste en el dise˜ o de un amplin ficador integrado para un aceler´metro piezoresistivo como o elemento sensorde actividad f´ ısica en marcapasos adaptivos. El trabajo se centra en la tarea de evitar el ruido 1/f manteniendo el consumo en niveles aceptables para lo que se propone una arquitectura chopper, se dise˜ a el circuito y se n simula el funcionamiento. Los resultados se comparar´n con a un trabajo que utiliza una estrategia alternativa.

´ I. Introduccion Los sensores piezoresistivos son unaopci´n atractiva o para la medida de magnitudes tales como aceleraci´n o o presi´n. Pueden ser fabricados en silicio permitiendo la o integraci´n de microsistemas [1] y son mas baratos que su o equivalente piezoel´ctrico o capacitivo. Sin embargo su nate uraleza resistiva con un valor del orden de kΩ [2], hacen dif´ su aplicaci´n en circuitos de microconsumo. ıcil o Una aplicaci´n que requiere lamedida de aceleraci´n con o o consumo total de corriente del orden de micro amperes, es el sensado de actividad en marcapasos adaptivos. En este caso una estrategia posible para salvar el problema del consumo del sensor piezoresistivo de aceleraci´n es muestrear o la se˜al durante un instante de tiempo muy corto; solo n durante ese tiempo el sensor consume corriente y luego se apaga [3]. Aunque se haimplementado en forma exitosa esta alternativa [4] adolece del problema de solapamiento al utilizar una baja frecuencia de muestreo a la vez que presenta dificultades de implementaci´n por lo que resulta o interesante explorar nuevas alternativas. Una posibilidad en este sentido ser´ bajar arbitrariamente la corriente de ıa polarizaci´n del sensor. La sensibilidad del sensor baja con o lacorriente y se convierte en la limitante en este caso. Para cualquier implementaci´n de un circuito de proceo samiento de se˜al para un aceler´metro, la menor aceln o eraci´n que se puede discriminar tiene que ver con el ruido o a la entrada del amplificador asociado en la banda de inter´s. Por ruido a la entrada nos referimos a el ruido equive alente en aceleraci´n rms, y la banda de inter´s en el ejemo eplo citado ([4]) es de 0.5 a 7Hz. Para el mismo ejemplo, la m´ ınima aceleraci´n distinguible fue de 0.04g aunque estaba o especificado un nivel menor de 0.007g originalmente. En el caso de tomar como estrategia alternativa reducir arbitrariamente el consumo del puente, al bajar la sensibilidad del mismo, la presencia del ruido de flicker o 1/f va a resultar en un valor muy alto de la m´ ınimaaceleraci´n medible. o

Sin embargo la aplicaci´n por ejemplo de la t´cnica de choo e peado en amplificadores para la reducci´n de ruido de baja o frecuencia puede ayudar en este sentido. Un amplificador chopper modula a alta frecuencia la se˜al a la entrada de n modo de evitar el ruido 1/f y luego de amplificada la demodula a banda base. En este trabajo se plantea explorar esta posibilidad realizandopara ello el dise˜o concreto de n un amplificador chopper de microconsumo y para la aplicaci´n espec´ o ıfica de amplificar la se˜al de un sensor piezoren sistivo para medir la actividad f´ ısica de un paciente con un marcapasos implantable. Se va a dise˜ar pues un amplificador chopper con ganann cia 40dB y consumo menor a 1uA, donde el elemento central de este amplificador es un filtro pasabandaresonante. Como resultado del trabajo se pretende adquirir experiencia en el dise˜o de filtros a tiempo continuo para microconn sumo ya que ser´ necesario implementar algunas t´cnicas a e como linealizaci´n de transconductancias o realimentaci´n o o del modo com´n con caracter´ u ısticas especiales. No forma parte del dise˜o el tuning del filtro a implementar. Por n otra parte una vez finalizado el...