开关电容

开关电容器(SC)是一种实现滤波器的电子电路元件。它通过在开关打开和关闭时将电荷移入和移出电容器来工作。通常，非重叠信号用于控制开关，因此并非所有开关同时闭合。使用这些元件实现的滤波器称为开关电容滤波器，仅取决于电容之间的比率。这使得它们更适合在集成电路中使用，其中精确指定的电阻器和电容器的构造并不经济。SC电路通常使用金属氧化物半导体(MOS)技术、MOS电容器和MOS场效应晶体管(MOSFET)开关来实现，并且它们通常使用互补MOS(CMOS)工艺制造。MOSSC电路的常见应用包括混合信号集成电路、数模转换器(DAC)芯片、模数转换器(ADC)芯片、脉冲编码调制(PCM)编解码滤波器和PCM数字电话.

最简单的开关电容(SC)电路是开关电容电阻，由一个电容C和两个开关S1和S2组成，开关S1和S2将给定频率的电容交替连接到SC的输入和输出。因此，SC的行为就像一个电阻器，其值取决于电容CS和开关频率f。SC电阻器被用作集成电路中简单电阻器的替代品，因为它更容易可靠地制造，具有广泛的值范围。它还有一个好处是可以通过改变开关频率来调整它的值（即，它是一个可编程电阻）。另请参阅：运算放大器应用。同样的电路可以在离散时间系统（例如模数转换器）中用作跟踪和保持电路。在适当的时钟阶段，电容器通过开关1对模拟电压进行采样，并在第二阶段将这个保持的采样值提供给电子电路进行处理。

这允许其在线或运行时调整（如果我们设法使开关根据例如微控制器给出的某些信号进行振荡）。

延迟寄生不敏感积分器广泛用于离散时间电子电路，例如双二阶滤波器、抗混叠结构和delta-sigma数据转换器。

开关电容电路的一个有用特性是它们可以用于同时执行许多电路任务，这对于非离散时间组件来说是困难的。MDAC是现代流水线模数转换器以及其他精密模拟电子设备中的常见组件，最初由StephenLewis和贝尔实验室的其他人以上述形式创建。

通过写下电荷守恒方程来分析开关电容器电路，如本文所述，并使用计算机代数工具求解。对于手动分析和更深入地了解电路，还可以使用与开关电容器和连续时间电路非常相似的方法进行信号流图分析。