基于開關(guān)電容的模擬可編程設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)

　　輸入電容中存儲(chǔ)的電流量CA計(jì)算如下：

　　q = VinCin -----(5)

　　電荷只能通過CF移出，因?yàn)檫\(yùn)算放大器的輸入阻抗很高。因此，如果通過CF 傳輸?shù)碾姾闪繛閝，那么輸出電壓為：

　　Vout = -q/CF ------(6)

　　以上方程式中的“-”取決于從接地(虛擬接地)到運(yùn)算放大器輸出電荷的方向。

　　用方程式5和6，我們得到增益如下：

　　Vout/Vin = -CA/CF ----- (7) 標(biāo)準(zhǔn)反相放大器方程式

　　不同電路都能用同樣的普通開關(guān)電容塊創(chuàng)建，滿足過濾器、比較器、調(diào)制器和積分器等不同設(shè)計(jì)模塊的要求。

　　可編程模擬解決方案示例

　　我們接下來考慮以下開關(guān)電容積分器：

　　圖4：開關(guān)電容積分器。

　　以下方程式定義了本積分器的輸出電壓：

　　Vout = Vout z-1 + VinCA/CF -----(8)

　　根據(jù)方程式8，轉(zhuǎn)移函數(shù)為：

　　Gain = Vout/Vin = CA/CF(1-z-1) = 1/s(fsCA/CF) -----(9)

　　根據(jù)方程式9，我們可以發(fā)現(xiàn)，增益取決于電容值和開關(guān)頻率。上述任何一項(xiàng)變化都會(huì)改變積分器的增益。

　　下面，假設(shè)我們一開始設(shè)計(jì)積分器增益為2，隨著需求的變化，希望增益為3，那么我們只需將開關(guān)頻率調(diào)節(jié)為原先的1.5倍即可。

　　濾波器也可被看作另一個(gè)例子。如果用開關(guān)電容電路設(shè)計(jì)濾波器，我們只需同樣改變開關(guān)頻率就能調(diào)節(jié)其截止頻率。

　　本文小結(jié)

　　我們可以非常容易地看出上述設(shè)計(jì)方法的優(yōu)勢所在。可編程解決方案能加快產(chǎn)品投放市場的速度。集成式運(yùn)算放大器配合可編程電容開關(guān)使我們?cè)诓淮蠓?改動(dòng)原理圖或板布局的情況下就能改變?cè)O(shè)計(jì)功能，而固定功能塊實(shí)施方案則無法實(shí)現(xiàn)這一點(diǎn)。從以上示例中，我們可以看出大多數(shù)模擬電路的基本構(gòu)建塊由運(yùn)算放大 器以及一些開關(guān)電容組成，我們可通過系統(tǒng)中的其他數(shù)字電路控制這些開關(guān)，只需改變開關(guān)頻率就能調(diào)節(jié)電阻值，從而體現(xiàn)出片上模擬解決方案的可編程屬性。高度 集成加上可編程性所帶來的出色靈活性有助于節(jié)約BOM，減少板上空間占用，而且在任何設(shè)計(jì)階段無需太多努力就能修改設(shè)計(jì)方案。