有源濾波器與開(kāi)關(guān)電容濾波器的性能比較

3 開(kāi)關(guān)電容濾波器
開(kāi)關(guān)電容濾波器是一種新型的大規模集成器件，其主要特點(diǎn)是用開(kāi)關(guān)和電容來(lái)代替電路中的電阻．是數字電路和模擬電路的結合，可以將很多有源的RC濾波器轉換成開(kāi)關(guān)電容濾波器。開(kāi)關(guān)電容濾波器在使用方面的最大優(yōu)點(diǎn)是無(wú)需更換元件，只需改變時(shí)鐘頻率和編程引腳電平就可以在一定的范圍內改變?yōu)V波器的中心頻率和Q值，這給濾波器的設計、使用帶來(lái)很大方便。但是開(kāi)關(guān)電容濾波器具有開(kāi)關(guān)噪聲和時(shí)鐘噪聲。
3．1 開(kāi)關(guān)電容濾波器原理
開(kāi)關(guān)電容的一種結構如圖3所示，起開(kāi)關(guān)作用的MOS管T1和T2是由時(shí)鐘信號φ和來(lái)控制的，φ和反相的。當時(shí)鐘信號φ為高電平時(shí)，T1管導通，T2管截止，電容C與1—1’端接通，充電電荷為Q=CV1；當時(shí)鐘信號高電平時(shí)，T2管導通，T1管截止，電容C與2—2’接通，充電電荷為Q=CV2。若設電路的時(shí)鐘周期為T(mén)C，則在此時(shí)間內從1一1’端向2—2’端傳輸的電荷為△Q=Q1-Q2，由1一1’端流向2—2’端的平均電流為I=△Q／TC=C(V1-V2)／TC。

如果時(shí)鐘頻率fclk=1／TC比信號的頻率高得多，開(kāi)關(guān)電容相當于一個(gè)電阻R，等效電阻值為R=(V1—V2)／I=TC／C=1／fclkC。
顯然，等效電阻的值與時(shí)鐘頻率和電容大小成反比。對于由RC構成的濾波器就只需將電阻用開(kāi)關(guān)電容代替，就可以組成開(kāi)關(guān)電容濾波器，則電路的時(shí)間常數τ=RC=C2／fclkC1。
上述表明龜路的頻響特性由時(shí)鐘頻率與電容比值決定，與電容的絕對值無(wú)關(guān)。開(kāi)關(guān)電容濾波器實(shí)質(zhì)上屬于調制或采樣系統，調制(采樣)頻率由分頻比決定。