开关电容滤波器

2017-03-17 13:50分类：电工考证知识阅读：

　仿照集成电路新技能(New Analog IC Technologies) 仿照集成电路飞速翻开，运用MOS器材的仿照集成电路逐步变成干流。MOS器材具有规范小、功耗低一级利益，分外是它能够兼容数字电路的干流技能。选用数字技能完毕仿照功用：滤波中的开关电容技能和数据改换中的∑-△技能
接连时刻体系和离散时刻体系

方框代表一单个系，该体系可所以线性的或非线性的，也可所以处理接连时刻（仿照）信号的接连时刻体系或处理离散信号的离散时刻体系。

仿照电子体系便是典型的接连时刻体系。

数字电子体系便是典型的离散时刻体系。

抽样数据处理体系

接连信号在离散瞬时刻nT（n=0，1，2，…）下抽样就得到抽样数据信号，用x=(nT)标明，T为抽样周期。

抽样数据处理体系：处理抽样数据信号的体系称为抽样数据处理体系。

抽样数据输入和输出信号通常标明成离散变量nT的函数。

x=x(nT)，y=y(nT)

抽样数据信号只在离散瞬时改动，因而，归于离散时刻体系。

抽样数据电路

抽样数据电路处理的是抽样信号，即时刻离散而高低接连的信号，它是一种离散时刻电路，所以其根柢单元与数字电路相似，但因它地址理的信号没有量化，所以不会发作量化噪声。

抽样数据电路首要有三种类型：
电荷耦合器材（CCD，Charge Coupled Device）
开关电容电路（SC，Switched Capacitor Circuits）
开关电流电路（SI，Switched Current Circuits）

开关电容电路

开关电容由两个MOS开关和MOS电容构成。
Φ1和Φ1是不堆叠的两相时钟脉冲，因而两只MOS管轮番导通。

用开关电容来仿照电阻

开关电容恰当于一个电阻

原理剖析 :

在t=(n-1)TC时刻，开关打在左面，电容充电至v1(t)，其充电量为

qC(t)=C v1 [(n-1)TC]

在(n-1/2)TC时刻，开关打在右边，电容放电至v2(t)，电容上电量为

qC(t)=qC [(n-1/2)TC]=C v2 [(n-1/ 2)TC]

在每一个时钟周期TC内，电容上电荷的改动量为

从近似均匀的视点看，能够把一个TC内由v1(t)送往v2(t)的ΔqC(t)等效为一个均匀电流iC(t)，其巨细为：

由于时钟脉冲周期TC远远小于v1(t)和v2(t)的周期，故在TC内能够为v1(t)和2(t)v2(t)是恒值。

开关电容能仿照成电阻，处理了仿照集成电路制作中的一个要害疑问。由于在集成电路制作进程中，电阻常常遭到容差和热漂移所利诱，并且要占有宝贵的芯片面积。

例如，制作一个十MΩ的集成电阻所占硅片衬底面积约为1mm2，而制作一个十MΩ的开关电容仿照电阻，在fC=十0kHz时，只需制作1pF的MOS电容，该电容占用的硅片衬底面积只需0.01 mm2。

开关电容积分器
仿照积分器



用开关电容替代积分器中的电阻

当ωC>>ω时,由vI流向求和节点的电流就能够以为是接连的。

定论：

电路中没有电阻。

特征频率ω0取决于电容比值，选用现有的技能，很简略就能够抵达低至0.1%的比值容差。

特征频率ω0与时钟频率fc成份额，标明开关电容必定是可编程的。改动会在频谱图上使照应上移或下移。另一方面，假定需求一个固定和安稳的特征频率fC ，则可用一石英晶体振荡器来发作fC。

有源双二阶滤波器

SC双二阶滤波器

单片集成滤波器

单片集成滤波器大都是SCF。要素是它的时刻常数取决于电容化集成技能，可完毕高精度和高安稳度的电容比。

单片集成SCF较具代表性的商品首要有美国Linear Technology（凌特）公司出产的通用型（可组合为低通、带通、高通等）和低通SCF两类。通用型SCF首要有：LTC十59（2阶）、LTC十60（4阶）、LTC十61（6阶）、LTC十64（8阶）等。低通SCF首要有：LTC十62/十63（5阶）、LTC十64（8阶）。

TL14——巴特沃斯四阶低通开关电容滤波器

（1）低本钱、易用；

（2）滤波器的截止频率取决于外部时钟频率；

（3）截止频率计划从0.1Hz至30kHz。