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滤波器中开关电容滤波器小结

已有 4905 次阅读 2010-2-5 21:15 |个人分类:电子信息工程与计算机科学|系统分类:科研笔记|关键词:学者| 电容, 开关, 滤波器

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1.开关电容滤波器是由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。在实际应用中它们通常做成单片集成电路或与其他电路做在同一个芯片上。通过外部端子的适当连接可获得不同的响应特性。某些单独的开关电容滤波器可作为通用滤波器应用。例如自适应滤波、跟踪滤波、振动分析以及语言和音乐合成等。但运算放大器带宽、电路的寄生参数、开关与运算放大器的非理想特性以及MOS器件的噪声等,都会直接影响这类滤波器的性能。

2.开关电容滤波器的工作频率尚不高,其应用范围目前大多限于音频频段。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电路中的各支路或电阻、电感,元件之间有一一对应关系。

3.跳耦型开关电容滤波器是有源滤波器跳耦电路的实现,其是基于对无源LC梯形滤波器的模拟。这时跳耦电路的各支路分别对应于无源滤波器原型各支路,且其导纳都是以积分函数形式出现的。如果将跳耦电路各支路的积分函数用差分输入的开关电容积分器实现,并计入端接负载的影响,就可以得到和五阶LC低通滤波电路相对应的开关电容滤波器电路,而且仍然保持原型无源LC滤波器的低灵敏度特性

4.电压反向开关型开关电容滤波器也是用LC滤波器为原型电路,但用开关电容等效元件替换模拟元件。电路工作时要求用“电压反向开关”控制电容网络中的电荷流动,使等效元件内部开关动作时元件所构成的环路中没有电荷流动。

5.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

6.开关电容滤波器可用NMOS或CMOS工艺制造。制造技术关系到分布电容、开关的通导电阻、放大器的带宽、电容器公差以及电压节点的泄漏电流。按标准工艺制造,通常能够满足应用于音频范围的要求。运用某些改进的技术可以扩展工作频段和进一步减小电容器公差



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