开关电容滤波器查看源代码讨论查看历史
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由 MOS开关、电容器和运算放大器构成的一种离散时间模拟滤波器。开关电容滤波器广泛应用于通信系统的脉冲编码调制。
简介
开关电容滤波器是指对模拟连续信号直接进行数据采样和处理的有源滤波器。它不含A/D (见模数转换器)和D/A(见数模转换器)变换环节。开关电容滤波器虽然工作在离散域，但是，它仍然是有源模拟滤波器。它广泛用于音频的通信系统中，通常做成单片集成电路，简称SCF。 在MOS工艺中，制造电阻要比制造电容难得多。有源滤波器，主要由电阻、电容和运算放大器组成。如果能把其中的电阻用电容加开关来代替，则构成了新的器件即开关电容滤波器。用来代替电阻的电容和开关都用MOS工艺制造，分别叫MOS电容和MOS场效应晶体管开关(又称模拟开关)。 [1]
设计开关电容滤波器的方法，大致可归结为两大类。一类以模拟连续滤波器为基础，通过一定的变换关系把连续系统的网络函数变换为对应的离散时间系统网络函数，以便直接在离散时间域内精确设计。这时可把网络函数分解为低阶函数，然后用开关电容电路模块通过级联或反馈结构实现。另一类是以LC梯形滤波器为原型用信号流图法或阻抗模拟法以开关电容电路取代LC电路中的各支路或电阻、电感，元件之间有一一对应关系。 开关电容滤波器还有许多种构成方式，如在波数字滤波器原理基础上用开关电容实现的波开关电容滤波器。这种滤波器的原型电路可以是LC滤波器，也可以是含单位元的电路；而对选择性要求比较尖锐的窄带通滤波特性，可用N通道及伪N通道开关电容滤波器所呈现的梳状滤波特性实现。它们大多也以LC滤波器或含单位元电路为原型。由于它们各具特点，可用来构成型式多样、用途广泛的滤波电路。 开关电容滤波器中的开关是周期工作的，它的接通时间只占一个周期的一部分。如果几组开关轮流在一个周期内工作，就可构成时间复用的开关电容滤波器，并可节省运算放大器，简化电路。改变时钟频率可改变电路参数，如中心率、峰值增益、选择性等，因此可构成通用型多功能滤波器或可编程序开关电容滤波器。
评价
开关电容滤波器(Switched Capacitor Filter)是由MOS开关MOS电容和MOS运算放大器构成的一种大规模集成电路滤波器。其特点是: 1、当时钟频率一定时,开关电容滤波器的特性仅取决于电容的比值。由于采用了特种工艺,这种电容的比值精度可达0.01%,并且具有良好的温度稳定性； 2、当电路结构确定之后,开关电容滤波器的特性仅与时钟频率有关,改变时钟频率即可改变其滤波器特性； 3、开关电容滤波器可直接处理模拟信号,而不必像数字滤波器那样需要A/D、D/A变换,简化了电路设计,提高了系统的可靠性。 由于MOS器件在速度、集成度、相对精度控制和微功耗等方面的独特优势，为开关电容滤波器电路的迅猛发展提供了很好的条件。[2] 开关电容滤波器可实现低、高、带通、带阻等特性。音频范围的开关电容滤波器在PCM等数字通信系统，语音识别系统中应用已很普遍；高频开关电容滤波器已用于彩色电视接收机中，更高频率的应用以及开关电容电路的非滤波运用一直是人们关心的问题，几年来有很大发展。开关电容技术已是模拟集成电路家族中的重要成员。 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。
视频
开关电容滤波器简介