采用开关电容实现模拟领域内的可编程设计

　　在电荷转移阶段，电路如下所示：

　　图3（b）：电荷转移阶段的电路图。

　　输入电容中存储的电流量CA计算如下：

　　q = VinCin -----（5）

　　电荷只能通过CF移出，因为运算放大器的输入阻抗很高。因此，如果通过CF 传输的电荷量为q，那么输出电压为：

　　Vout = -q/CF ------（6）

　　以上方程式中的“-”取决于从接地（虚拟接地）到运算放大器输出电荷的方向。

　　用方程式5和6，我们得到增益如下：

　　Vout/Vin = -CA/CF ----- （7） 标准反相放大器方程式

　　不同电路都能用同样的普通开关电容块创建，满足过滤器、比较器、调制器和积分器等不同设计模块的要求。

可编程模拟解决方案示例

　　我们接下来考虑以下开关电容积分器：

　　图4：开关电容积分器。

　　以下方程式定义了本积分器的输出电压：

　　Vout = Vout z-1 + VinCA/CF -----（8）

　　根据方程式8，转移函数为：

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

　　根据方程式9，我们可以发现，增益取决于电容值和开关频率。上述任何一项变化都会改变积分器的增益。

　　下面，假设我们一开始设计积分器增益为2，随着需求的变化，希望增益为3，那么我们只需将开关频率调节为原先的1.5倍即可。

　　滤波器也可被看作另一个例子。如果用开关电容电路设计滤波器，我们只需同样改变开关频率就能调节其截止频率。

　　本文小结

　　我们可以非常容易地看出上述设计方法的优势所在。可编程解决方案能加快产品投放市场的速度。集成式运算放大器配合可编程电容开关使我们在不大幅改动原理图或板布局的情况下就能改变设计功能，而固定功能块实施方案则无法实现这一点。从以上示例中，我们可以看出大多数模拟电路的基本构建块由运算放大器以及一些开关电容组成，我们可通过系统中的其他数字电路控制这些开关，只需改变开关频率就能调节电阻值，从而体现出片上模拟解决方案的可编程属性。高度集成加上可编程性所带来的出色灵活性有助于节约BOM，减少板上空间占用，而且在任何设计阶段无需太多努力就能修改设计方案。这可赋予应用和系统工程师强大的功能，帮助他们尽快缩短向市场推出产品的时间，在今天快速发展的市场中更好地满足不断变化的应用需求。