有源濾波器與開關電容濾波器的性能比較

3 開關電容濾波器
開關電容濾波器是一種新型的大規模集成器件，其主要特點是用開關和電容來代替電路中的電阻．是數字電路和模擬電路的結合，可以將很多有源的RC濾波器轉換成開關電容濾波器。開關電容濾波器在使用方面的最大優點是無需更換元件，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改變濾波器的中心頻率和Q值，這給濾波器的設計、使用帶來很大方便。但是開關電容濾波器具有開關噪聲和時鐘噪聲。
3．1 開關電容濾波器原理
開關電容的一種結構如圖3所示，起開關作用的MOS管T1和T2是由時鐘信號φ和來控制的，φ和反相的。當時鐘信號φ為高電平時，T1管導通，T2管截止，電容C與1—1’端接通，充電電荷為Q=CV1；當時鐘信號高電平時，T2管導通，T1管截止，電容C與2—2’接通，充電電荷為Q=CV2。若設電路的時鐘周期為TC，則在此時間內從1一1’端向2—2’端傳輸的電荷為△Q=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，開關電容相當于一個電阻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構成的濾波器就只需將電阻用開關電容代替，就可以組成開關電容濾波器，則電路的時間常數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。開關電容濾波器實質上屬于調制或采樣系統，調制(采樣)頻率由分頻比決定。