什么是开关电容器(Switched Capacitor)？

开关电容器是一种电子元件，或者更准确地说，是一种电子电路或模块，通常由一个电容器和两个开关组成，用于模拟集成电路（IC）中的其他元件。电阻器是最常被模拟的元件之一；电阻器往往太大且不准确，无法纳入其中微型集成电路。开关电容模块通常用于离散时间信号处理和语音频率滤波应用中。这些功能是由电路的独特特性实现的，在这些电路中，电荷交替地进出电容器。电阻器是一种电子元件能够降低电路电压和电流的元件，而电容器是一种可以储存电荷的元件，开关电容器电路在任何特定应用中模拟电阻的能力对电子工业来说是非常偶然的，因为它允许在更小的封装中生产更复杂的集成电路在集成电路领域，由于它们的物理尺寸和在不同的生产过程中遇到的电阻值的差异，特别有问题。另一方面，开关电容器模块中使用的电容器和金属氧化物半导体（MOS）开关，作为集成电路的另一个优点是，集成电路和电容器的集成度非常高，允许电路设计师在有源滤波器应用中加入一定程度的频率调谐这种调谐是通过改变电路的时钟频率或开关速度来实现的。当我们考虑用一个10 pF的小电容器以100 kHz的时钟频率切换时，可以看到开关电容器模块节省空间特性的实际值在这种应用中，整个电路的尺寸将是采用电容模块的电路的好几倍。例如，额定值为100Hz的低通开关电容滤波器需要16MΩ的电阻，这显然是用普通电阻无法实现的。可编程模拟IC技术的进步如果没有使用开关电容器模块所带来的好处，在过去的十几年里是不可能实现的，多极滤波器和模数转换器技术的重大改进也不可能实现，考虑到物理体积、非线性，这些特点使得开关电容器成为自晶体管问世以来最重要的电子元件之一。