采用開關電容實現(xiàn)模擬領域內的可編程設計

　　在電荷轉移階段，電路如下所示：

　　圖3（b）：電荷轉移階段的電路圖。

　　輸入電容中存儲的電流量CA計算如下：

　　q = VinCin -----（5）

　　電荷只能通過CF移出，因為運算放大器的輸入阻抗很高。因此，如果通過CF 傳輸的電荷量為q，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） 標準反相放大器方程式

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

　　可編程模擬解決方案示例

　　我們接下來考慮以下開關電容積分器：

　　圖4：開關電容積分器。

　　以下方程式定義了本積分器的輸出電壓：

　　Vout = Vout z-1 + VinCA/CF -----（8）

　　根據方程式8，轉移函數為：

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

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

　　下面，假設我們一開始設計積分器增益為2，隨著需求的變化，希望增益為3，那么我們只需將開關頻率調節(jié)為原先的1.5倍即可。

　　濾波器也可被看作另一個例子。如果用開關電容電路設計濾波器，我們只需同樣改變開關頻率就能調節(jié)其截止頻率。

　　本文小結

　　我們可以非常容易地看出上述設計方法的優(yōu)勢所在。可編程解決方案能加快產品投放市場的速度。集成式運算放大器配合可編程電容開關使我們在不大幅改動原理圖或板布局的情況下就能改變設計功能，而固定功能塊實施方案則無法實現(xiàn)這一點。從以上示例中，我們可以看出大多數模擬電路的基本構建塊由運算放大器以及一些開關電容組成，我們可通過系統(tǒng)中的其他數字電路控制這些開關，只需改變開關頻率就能調節(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，而且在任何設計階段無需太多努力就能修改設計方案。這可賦予應用和系統(tǒng)工程師強大的功能，幫助他們盡快縮短向市場推出產品的時間，在今天快速發(fā)展的市場中更好地滿足不斷變化的應用需求。