开关电容电路构成的频/压转换器

时间:2008-10-25

  开关电容电路由受时钟脉冲信号控制的模拟开关、电容器和运算放大电路三部分组成。这种电路的特性与电容器的无关,而仅与各电容器电容量之比的准确性有关。在集成电路中,可以通过均匀地控制硅片上氧化层的介电常数及其厚度,使电容量之比主要取决于各个电容电极的面积,从而获得准确性很高的电容比。自20世纪80年代以来,开关电容电路广泛地应用于滤波器、振荡器、平衡调制器和自适应均衡器等各种模拟信号处理电路之中。由于开关电容电路应用MOS工艺,故尺寸小、功耗低,工艺过程较简单,且易于制成大规模集成电路。

开关电容单元

  图1     开关电容单元

  图1所示为开关电容单元电路,两相时钟脉冲φ1和φ2互补,即φ1为高电平时φ2为高电平,低电平,φ1为低电平时φ2为高电平,它们分别控制电子开关S1和S2,因此两个开关不可能同时闭合和断开。当S1闭合时,S2必然断开,U1对电容C充电,充电电荷Q1=Cu1;而S1断开,S2必然闭合,电容C放电,放电电荷Q2=Cu2。设开关的周期为T,节点从左到右传输的总电荷为

  若C=1pF,f=100kHz,则等效电阻R等于10MΩ。利用MOS工艺,电容只需硅片面积0.01 2m,所占面积小,所以解决了集成运放不能直接制作大电阻的问题。

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