模擬電子電路及技術(shù)基礎(chǔ)+（孫肖子）-第三單元-17（有源濾波器3+開關(guān)電容）

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☆有源濾波器原理(3)----

開關(guān)電容濾波器基本原理

孫肖子☆

開關(guān)電容濾波器基本原理RC有源濾波器的困擾:不能全集成化

RC有源濾波器的濾波特性取決于RC時(shí)常數(shù)及運(yùn)放的性能,如果要求時(shí)常數(shù)很大,全集成化是根本不可能的!這是制約通信設(shè)備全集成化的因素之一.人們尋求濾波器全集成化的新途徑-----開關(guān)電容濾波器應(yīng)運(yùn)而生.開關(guān)電容濾波器基于電容器電荷存儲和轉(zhuǎn)移原理,由受時(shí)鐘控制的MOS開關(guān),MOS電容和MOS運(yùn)放組成,沒有電阻,而用MOS開關(guān)和MOS電容等效電阻.用全MOS工藝,與數(shù)字電路工藝兼容,可實(shí)現(xiàn)全集成化.

開關(guān)電容網(wǎng)絡(luò)是一種時(shí)間離散,幅度連續(xù)不量化的采樣數(shù)據(jù)系統(tǒng),屬模擬電路范疇.在信號產(chǎn)生,放大,調(diào)制,A/D,D/A中都有廣泛應(yīng)用.開關(guān)電容濾波器用開關(guān)和電容代替電路中的電阻。其最大優(yōu)點(diǎn)是制造方便、無需更換元件，只需改變時(shí)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.1.開關(guān)與電容等效電阻的原理等效電阻Rr與時(shí)鐘頻率fc成反比(fc>>信號頻率fi),

這是新發(fā)現(xiàn)!☆

開關(guān)電容濾波器基本原理TC--兩相(不重疊)時(shí)鐘周期2.開關(guān)電容積分器(1)--反相積分器積分器和相加器可組成多功能狀態(tài)變量濾波器,所以積分器也是開關(guān)電容濾波器的基本單元電路.☆

開關(guān)電容濾波器基本原理☆

開關(guān)電容濾波器基本原理從電容器電荷存儲和轉(zhuǎn)移進(jìn)一步理解積分器工作原理☆

開關(guān)電容濾波器基本原理從波形進(jìn)一步理解開關(guān)電容積分器的原理:如此分析,uc1波形為脈沖波,其周期為TC,占空比為50%,包絡(luò)為正弦波.uo=uc2,是階梯波,其包絡(luò)為余弦波,可見輸出電壓uo是輸入電壓ui的積分.2.開關(guān)電容積分器(2)--同相積分器☆

開關(guān)電容濾波器基本原理同相積分器☆

開關(guān)電容濾波器基本原理3.開關(guān)電容積分器(3)--有耗積分器---一階低通濾波器☆

開關(guān)電容濾波器基本原理4.開關(guān)電容積分器(4)--差分積分器☆

開關(guān)電容濾波器基本原理二階多功能濾波器電路舉例RC多功能濾波器電路由三級組成:A1為相加有耗積分器,A2為理想反相積分器,A3為反相器.開關(guān)電容多功能濾波器電路將相加有耗積分器與反相器合并,用差分積分器代替,省去A3.開關(guān)電容多功能濾波器沒有電阻,只有MOS開關(guān),

MOS電容和MOS運(yùn)放.☆

開關(guān)電容濾波器基本原理目前,開關(guān)電容濾波器己有許多集成化產(chǎn)品,舉例:MAX280,開關(guān)電容濾波器可采用與數(shù)字電路兼容的全MOS工藝,集成化容易,適用于音頻段,由于開關(guān)工作