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开关电容电路
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开关电容电路
基本概念
采样开关
MOS
开关误差
速度问题
电荷注入抵消
开关电容放大器
开关电容积分器
开关电容共模反馈
基本概念
连续时间电路：输入是连续时间信号，输出也是连续时
间信号
。
如图：若运放增益无限大，则：
1
2
R
R
V
V
in
out
−
=
9
若运放的增益不是无限大，则可能引入误差。
是一个反相放大器。
9
当输出阻抗很高时，电阻
R2
使运放增益下降，误差增加。
9
电阻的工艺绝对误差很大，而电容的工艺绝度误差相对较小
问题：为什么不能用电容代替电阻？
基本概念
在反相放大器中，用电容代替电阻。
如图：若运放增益无限大，则：
2
1
C
C
V
V
in
out
−
=
同样实现信号反相放大的功能。
问题：考虑电路中的
x
点：没有任何的电流通路。
因此对
x
点，有电荷守恒。电荷量和电路的初态有关。
解决方法：必须有电流通路设置
x
点的偏置电压。
在反相放大器中，采用开关并联电容的方式代替电阻，
当开关关闭时，提供了一条对
x
点的电流通路。
基本概念
采用开关电容
如图：同样假设
运放增益无限大，
开关电容电路工作分二个阶段：
a)
S1
、
S2
接通，
S3
断开
0
=
=
⇒
x
out
V
V
x
V
x
V
A
V
−
=
Q
因此，
C2
两端的电压为零，
C1
两端的电
压为
Vin
。电荷为：
in
V
C
Q
1
b)
当
t=t0
时，
S1
、
S2
断开，
S3
接通
C1
两端的电压为零，
C2
的电压为
Vout
=
()
0
1
0
0
V
C
Q
V
t
V
in
=
⇒
=
=
Q
⇒
≈
0
x
V
Q
0
2
1
0
1
2
V
C
C
V
V
C
V
C
Q
out
out
=
⇒
=
=
∴
采样信号放大
C1/C2
倍
基本概念
上述开关电容电路的特点：
9
工作分二个过程：
采样：对模拟输入信号进行采样，没有放大功能。
放大：对采样输入信号进行放大，而不是处理连续信号
9
放大需要一定的时间，使输出达到一定的精度。
因为放大过程是电荷转换过程，需要充放电电流。
9
电路需要一个时钟来确定每个阶段。因此开关电容电路是
一种离散时间系统。
9
和电阻负载相比，电容负载不会影响运放的输出阻抗。
9
电容易匹配，精度高。
9
虚地必须是高阻，使电荷不会损失。因此，适用于
MOS
管
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