有源濾波器與開關(guān)電容濾波器的性能比較

3 開關(guān)電容濾波器
開關(guān)電容濾波器是一種新型的大規(guī)模集成器件，其主要特點是用開關(guān)和電容來代替電路中的電阻．是數(shù)字電路和模擬電路的結(jié)合，可以將很多有源的RC濾波器轉(zhuǎn)換成開關(guān)電容濾波器。開關(guān)電容濾波器在使用方面的最大優(yōu)點是無需更換元件，只需改變時鐘頻率和編程引腳電平就可以在一定的范圍內(nèi)改變?yōu)V波器的中心頻率和Q值，這給濾波器的設(shè)計、使用帶來很大方便。但是開關(guān)電容濾波器具有開關(guān)噪聲和時鐘噪聲。
3．1 開關(guān)電容濾波器原理
開關(guān)電容的一種結(jié)構(gòu)如圖3所示，起開關(guān)作用的MOS管T1和T2是由時鐘信號φ和來控制的，φ和反相的。當(dāng)時鐘信號φ為高電平時，T1管導(dǎo)通，T2管截止，電容C與1—1’端接通，充電電荷為Q=CV1；當(dāng)時鐘信號高電平時，T2管導(dǎo)通，T1管截止，電容C與2—2’接通，充電電荷為Q=CV2。若設(shè)電路的時鐘周期為TC，則在此時間內(nèi)從1一1’端向2—2’端傳輸?shù)碾姾蔀椤鱍=Q1-Q2，由1一1’端流向2—2’端的平均電流為I=△Q／TC=C(V1-V2)／TC。

如果時鐘頻率fclk=1／TC比信號的頻率高得多，開關(guān)電容相當(dāng)于一個電阻R，等效電阻值為R=(V1—V2)／I=TC／C=1／fclkC。
顯然，等效電阻的值與時鐘頻率和電容大小成反比。對于由RC構(gòu)成的濾波器就只需將電阻用開關(guān)電容代替，就可以組成開關(guān)電容濾波器，則電路的時間常數(shù)τ=RC=C2／fclkC1。
上述表明龜路的頻響特性由時鐘頻率與電容比值決定，與電容的絕對值無關(guān)。開關(guān)電容濾波器實質(zhì)上屬于調(diào)制或采樣系統(tǒng)，調(diào)制(采樣)頻率由分頻比決定。