高考申論題
106年
[醫學工程] 醫用電子學
第 四 題
四、測量心電圖時常會受到 60Hz 或基線飄移等雜訊干擾，一般可以使用被動式或主動式濾波器加以處理，若以金氧半場效電晶體（MOSFET）與運算放大器為主要元件，請繪製單極點低通切換式電容濾波器（one-pole low-pass switched-capacitor filter）電路圖並說明其工作原理。（20 分）
📝 此題為申論題
思路引導 VIP
看到「切換式電容濾波器（SCF）」與「單極點低通」，首先應聯想到以運算放大器構成的「主動有損積分器（Lossy Integrator）」為基礎架構，並將連續時間電路中的實體電阻，替換為由 MOSFET 開關與電容構成的「等效電阻」。解題時需先描述電路拓撲，接著推導切換電容的等效電阻方程式 Req = 1/(f_clk*C)，最後強調其截止頻率由「電容比值」與「時脈頻率」決定的特性，說明此特性為何極適合用於消除心電圖等高精度的生醫低頻雜訊。
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【解題思路】利用切換式電容（Switched-Capacitor）等效電阻原理，將連續時間的主動低通濾波器（有損積分器）中的實體電阻以 MOSFET 開關與電容取代，並推導其截止頻率與時脈及電容比值的關係。 【詳解】 一、單極點低通切換式電容濾波器電路圖與拓撲
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