這種濾波器是由開關(guān)電容網(wǎng)絡(luò)構(gòu)成的濾波器,是一種模擬濾波器的新器件。
⑴ 開關(guān)電容濾波器的基本電路
開關(guān)電容網(wǎng)絡(luò)的基本結(jié)構(gòu)與原理:電路兩個節(jié)點(diǎn)間接有帶高速開關(guān)的電容器,在開關(guān)的作用下,其效果相當(dāng)于兩個節(jié)點(diǎn)間連接的電阻。基本電路有下面兩種:
對并聯(lián)型電路,當(dāng)開關(guān)接向1時,向c充電,充電電荷為;當(dāng)開關(guān)接向2時,c向放電; 此時c上的電荷變化為,假定開關(guān)的頻率很高,且,所以可以認(rèn)為電容c的充放電是連續(xù)的,其電流也為連續(xù) ,此時的平均電流為:
這電流與下圖中的電流相等,因此,以很高的頻率在和之間開關(guān)電容時,其兩端相當(dāng)于一只等效電阻req,。
對串聯(lián)型開關(guān)電容電路,當(dāng)s接向1時,c被短路;當(dāng)s接向2時,電容充電存貯電荷,所以,開關(guān)s在一周內(nèi),其平均電流及電路的作用效果與并聯(lián)型電路完全相同,同樣可以等效成一只電阻。在實(shí)際的電路中,開關(guān)由mos管承擔(dān)。所以,其基本的開關(guān)電容網(wǎng)絡(luò)電路為:
⑵ 開關(guān)電容網(wǎng)絡(luò)組成反相積分器
用串聯(lián)型開關(guān)電容網(wǎng)絡(luò)組成的反相積分器電路如圖所示:
該電路的積分時間常數(shù)為:
由于時間常數(shù)決定于兩電容比值,及開關(guān)頻率,而電容值又可以精確控制,因此,時間常數(shù)可以精確控制。
2. 一階低通開關(guān)電容濾波器(lpscf)
用并聯(lián)型開關(guān)電容網(wǎng)絡(luò)組成的一階低通開關(guān)電容濾波器如圖所示:
電路的頻率特性表達(dá)式為:
其中通帶截止頻率為:
而,
所以
最后可得:,電路的通帶增益為:
從上面分析可知,它的通帶增益和通帶截止頻率都與兩只電容的比值有關(guān)。由于集成制造工藝水平的進(jìn)步,增益和截止頻率都能做得十分的精確和穩(wěn)定。只要改變開關(guān)頻率,就能方便地改變?yōu)V波頻率。所以應(yīng)用非常廣泛。