開關電容濾波器檢視原始碼討論檢視歷史
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由 MOS開關、電容器和運算放大器構成的一種離散時間模擬濾波器。開關電容濾波器廣泛應用於通信系統的脈衝編碼調製。
簡介
開關電容濾波器是指對模擬連續信號直接進行數據採樣和處理的有源濾波器。它不含A/D (見模數轉換器)和D/A(見數模轉換器)變換環節。開關電容濾波器雖然工作在離散域，但是，它仍然是有源模擬濾波器。它廣泛用於音頻的通信系統中，通常做成單片集成電路，簡稱SCF。 在MOS工藝中，製造電阻要比製造電容難得多。有源濾波器，主要由電阻、電容和運算放大器組成。如果能把其中的電阻用電容加開關來代替，則構成了新的器件即開關電容濾波器。用來代替電阻的電容和開關都用MOS工藝製造，分別叫MOS電容和MOS場效應晶體管開關(又稱模擬開關)。 [1]
設計開關電容濾波器的方法，大致可歸結為兩大類。一類以模擬連續濾波器為基礎，通過一定的變換關係把連續系統的網絡函數變換為對應的離散時間系統網絡函數，以便直接在離散時間域內精確設計。這時可把網絡函數分解為低階函數，然後用開關電容電路模塊通過級聯或反饋結構實現。另一類是以LC梯形濾波器為原型用信號流圖法或阻抗模擬法以開關電容電路取代LC電路中的各支路或電阻、電感，元件之間有一一對應關係。 開關電容濾波器還有許多種構成方式，如在波數字濾波器原理基礎上用開關電容實現的波開關電容濾波器。這種濾波器的原型電路可以是LC濾波器，也可以是含單位元的電路；而對選擇性要求比較尖銳的窄帶通濾波特性，可用N通道及偽N通道開關電容濾波器所呈現的梳狀濾波特性實現。它們大多也以LC濾波器或含單位元電路為原型。由於它們各具特點，可用來構成型式多樣、用途廣泛的濾波電路。 開關電容濾波器中的開關是周期工作的，它的接通時間只占一個周期的一部分。如果幾組開關輪流在一個周期內工作，就可構成時間復用的開關電容濾波器，並可節省運算放大器，簡化電路。改變時鐘頻率可改變電路參數，如中心率、峰值增益、選擇性等，因此可構成通用型多功能濾波器或可編程序開關電容濾波器。
評價
開關電容濾波器(Switched Capacitor Filter)是由MOS開關MOS電容和MOS運算放大器構成的一種大規模集成電路濾波器。其特點是: 1、當時鐘頻率一定時,開關電容濾波器的特性僅取決於電容的比值。由於採用了特種工藝,這種電容的比值精度可達0.01%,並且具有良好的溫度穩定性； 2、當電路結構確定之後,開關電容濾波器的特性僅與時鐘頻率有關,改變時鐘頻率即可改變其濾波器特性； 3、開關電容濾波器可直接處理模擬信號,而不必像數字濾波器那樣需要A/D、D/A變換,簡化了電路設計,提高了系統的可靠性。 由於MOS器件在速度、集成度、相對精度控制和微功耗等方面的獨特優勢，為開關電容濾波器電路的迅猛發展提供了很好的條件。[2] 開關電容濾波器可實現低、高、帶通、帶阻等特性。音頻範圍的開關電容濾波器在PCM等數字通信系統，語音識別系統中應用已很普遍；高頻開關電容濾波器已用於彩色電視接收機中，更高頻率的應用以及開關電容電路的非濾波運用一直是人們關心的問題，幾年來有很大發展。開關電容技術已是模擬集成電路家族中的重要成員。 開關電容濾波器的基本原理是，電路的兩節點間接有帶高速開關的電容器，其效果相當於該兩節點間連接一個電阻。
視頻
開關電容濾波器簡介