《集成电子技术》14_2开关电容滤波器.pptVIP

HIT集成电子技术电子教案------开关电容滤波器 14.2 开关电容滤波器 14.2.1 开关电容的基本结构 14.2.2 一阶开关电容低通滤波器 开关电容电路由MOS电容、受时钟控制的模拟开关和运算放大器三部分组成。 14.2.1 开关电容的基本结构 图14.02.01 MOS电容的结构 (a) MOS接地电容 (b) MOS浮地电容 14.2.1.1 MOS电容 开关电容电路的主要部分是MOS电容,有接地和浮地两种形式，见下图。在分析问题时用一个等效电容代替。 MOS电容加上受时钟控制的模拟开关可组成一个基本开关电容电路，见下图。输入信号给开关电容充电，电荷在模拟开关的控制下向输出端转移，可等效成一个电阻。 和 两相时钟 控制开关。 14.2.1.2 开关电容模拟电阻 图14.02.02 基本开关电容电路 模拟开关S1和S2的动作规律： S1断 S2断 S1通 S2断 S1断 S2断 S1断 S2通 当开关S1闭合，S2断开时，u1对C充电。 充电电荷 。 当开关S2闭合，S1断开时，C放电。 放电电荷 。 设开关的周期为TC，通过Ｃ从左到右传输的总电荷为： 有电荷传输，就有等效电流流动： 如果时钟脉冲的频率fC足够高，在一个时钟周期内两个端口的电压可认为基本不变，则基本开关电容单元就可以等效为一个电阻： 优点：利用MOS工艺控制开关电容的大小，即可制作大阻值的电阻，使用的硅片面积只是传统工艺的1%左右。 和 两相时钟 的频率 远大于输入信号uI(t) 的频率，开关电容单元等效为电阻： 时间常数： 通带截止角频率： 图14.02.04 基本开关电容RC电路 14.2.2 一阶开关电容低通滤波器 时钟频率 电容量之比 通带截止角频率 稳定、准确 当时钟频率一定时，通带截止频率取决于电容比，与各电容器电容量之比的准确性有关，而与电容的绝对值无关。集成工艺制作的MOS电容比的精度优于0.01%，温度系数小于10ppm/℃。所以集成开关电容滤波器的截止频率准确度高且稳定性好。 如果在开关电容器的输出端再制作一个MOS电容，即可以得到一个一阶RC电路。如果再接入一个比例运算电路就可以构成一阶开关电容有源滤波器，如下图所示。 比例放大器 图14.02.05 开关电容有源滤波电路的构成 开关电容后接MOS电容 开关电容相当一个电阻 实际的开关电容滤波器电路如下所示。 图14.02.06 开关电容低通滤波电路 两相时钟应是两相冲击时钟，中间有一段两个开关都不通的时间。