9.3.1開關(guān)電容濾波器 - 開關(guān)電容濾波器

開關(guān)電容電路由受時鐘脈沖信號控制的模擬開關(guān)、電容器和運算放大器三部分組成。開關(guān)電容電路的特性僅與各電容器電容量之比的準確性有關(guān)，而與電容器的精度無關(guān)。在集成電路中，可以獲得準確性很高的電容比。9.3.1開關(guān)電容模擬電阻9.3開關(guān)電容濾波器開關(guān)電容模擬電阻時鐘驅(qū)動信號由兩相時鐘

1和

2控制開關(guān)S1、S2。9.3.1開關(guān)電容模擬電阻基本開關(guān)電容電路模擬開關(guān)S1和S2的動作規(guī)律：

S1斷S2斷

S1通S2斷

S1斷S2斷

S1斷S2通

當開關(guān)S1閉合，S2斷開時，u1對C充電。

充電電荷。

當開關(guān)S2閉合，S1斷開時，C放電。

放電電荷。設(shè)開關(guān)的周期為TCP，節(jié)點從左到右傳輸?shù)目傠姾蔀椋?.3.1開關(guān)電容模擬電阻等效電流：

如果時鐘脈沖的頻率fCP足夠高，在一個時鐘周期內(nèi)兩個端口的電壓可認為基本不變，則基本開關(guān)電容單元就可以等效為一個電阻：

開關(guān)電容的優(yōu)點：利用MOS工藝控制開關(guān)電容的大小，即可制作大阻值的電阻，使用的硅片面積只是傳統(tǒng)工藝的1%左右。9.3.1開關(guān)電容模擬電阻兩相時鐘

1和

2的頻率

遠大于輸入信號的頻率，開關(guān)電容單元等效為電阻：時間常數(shù)：通帶截止頻率：9.3.2一階RC低通環(huán)節(jié)時鐘頻率電容量之比通帶截止頻率穩(wěn)定、準確

當時鐘頻率一定時，通帶截止頻率取決于電容比，而與電容的絕對值無關(guān)。集成工藝制作的MOS電容比的精度優(yōu)于0.01%，溫度系數(shù)小于10ppm/℃。所以集成開關(guān)電容濾波器的截止頻率準確度高且穩(wěn)定性好。9.3.2一階RC低通環(huán)節(jié)一階開關(guān)電容濾波器及其等效電路設(shè),9.3.3一階開關(guān)電容低通濾波器9.3.4集成開關(guān)電容濾波器MAX260

MAX260芯片內(nèi)含兩個獨立的二階開關(guān)電容濾波單元，每個濾波單元的中心頻率f0、品質(zhì)因數(shù)Q及工作模式均可由程序設(shè)置。通過編程可以設(shè)置64種f0、128個Q值及四種工作模式。芯片內(nèi)部兩個獨立的濾波單元分別用A、B表示。

MAX260是美國MAXIM公司生產(chǎn)的程控濾波器芯片，可以通過微處理器編程控制濾波器的傳遞函數(shù)，不需要外接元件即可構(gòu)成低通、高通、帶通、帶阻、全通濾波器，簡化了有源濾波器的設(shè)計過程。MAX260的引腳圖

MAX260通過濾波單元的級聯(lián)，可以實現(xiàn)四階濾波器。由MAX260構(gòu)成的四階帶通濾波器如圖所示。MAX260構(gòu)成的四階帶通濾波器9.3.4集成開關(guān)電容濾波器MAX260MAX260的一組二階濾波單元結(jié)構(gòu):MAX260的濾波單元結(jié)構(gòu)9.3.4集成開關(guān)電容濾波器MAX260在MAX260的濾波單元中，可采用多種方式配置加法放大器和積分器，實現(xiàn)不同的濾波功能。該芯片通過將編程模式字寫入編程內(nèi)存來選擇工作模式。模式1：ALP=-1ABP=-QABE1=ABE2=-1可以構(gòu)成巴特沃斯、切比雪夫、貝塞爾型濾波器，實現(xiàn)低通和帶通濾波功能，也可以構(gòu)成二階帶阻濾波器；該模式與模式4支持高時鐘頻率。

9.3.4集成開關(guān)電容濾波器MAX260模式2：ALP=-0.5ABP=-0.707QABE1=-0.5，ABE2=-1可以構(gòu)成低通、帶通和帶阻濾波器。與模式1相比，其主要優(yōu)點在于能夠獲得更高的Q值和低噪聲輸出。9.3.4集成開關(guān)電容濾波器MAX260模式3：ALP=-1ABP=-QAHP=-1只有該模式可以構(gòu)成高通濾波器，也可以構(gòu)成低通和帶通濾波器，其最大輸入時鐘頻率小于模式1中采用的頻率。若采用獨立的運算放大器，將模式3的高通輸出和低通輸出相加，就可以構(gòu)成帶阻濾波器。9.3.4集成開關(guān)電容濾波器MAX260模式4：ALP=-2ABP=-2QAAP=-1