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标题:
开关电容滤波器
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作者:
erytyt536
时间:
2011-3-12 23:07
标题:
开关电容滤波器
开关电容滤波器是由MOS电容、开关和运放组成，其整体结构简单、制造简易、价廉，性能较好，大有取代一般滤波器的趋势。(a)有源RC积分器(b)开关电容积分器(c)两相时钟(d)在
f
1为高电平时，vI向
C
1充电（e)在
f
2为高电平时，
C
1向
C
2放电图 1开关电容滤波器的基本原理是，电路的两节点间接有带高速开关的电容器，其效果相当于该两节点间连接一个电阻。图1a所示是一个有源
RC
积分器。在图b中，用一个接地电容
C
1和用作开关的源、漏极可互换的增强型MOS三极管T1、T2来代替输入电阻
R
1（注意此处T1、T2用的是简化符号）。图中T1、T2用一个不重叠的两相时钟脉冲来驱动（见图1c。假定时钟频率
f
c(=1/Tc)远高于信号频率，那么，在
f
1为高电平时，T1导通而T2截止[见图1d]。此时
C
1与输入信号
v
I相连，即有：
qC
1=
C
1
v
I而在
f
2为高电平时，T1截止，T2导通。于是，
C
1转接到运放的输入端，如图e所示。此时，
C
1放电，将
C
1原来所充电荷
qC
1传输到
C
2上。由此可见，在每一时钟周期
T
c内，从信号源中提取的电荷
qC
1=
C
1
v
I。供给了积分电容
C
2。因此，在节点1、2之间流过的平均电流为 如果
T
c足够短，可以近似认为这个过程是连续的，因而由上式可以在两节点间定义一个等效电路
R
eq，即 和 （1）这样，就可以得到一个等效的积分时间常数 （2） 显然，影响滤波器频率响应的时间常数取决于时钟周期
T
C和电容比值
C
2/
C
1，而与电容的绝对值无关。在MOS工艺中，电容比值的精度可以控制在0.1%以内。这样，只要选用合适的时钟频率（如
f
c=100kHz），和不太大的电容比值（如10），对于低频率应用来说，就可获得合适的时间常数（如10–4s）。
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