Mạch tụ điện chuyển mạch rất phù hợp với xử lý tín hiệu tương tự trên chip. Thành phần chính của chúng — điện trở tụ điện chuyển mạch (SC) — dễ dàng tích hợp thành mạch tích hợp cho bất kỳ ứng dụng nào yêu cầu điện trở tốt hơn, đáp ứng tần số chính xác cao và diện tích chip nhỏ. Bộ lọc, bộ so sánh và chuyển đổi năng lượng cho máy tính, viễn thông và Internet vạn vật (IoT) là một số ứng dụng mạch tụ điện chuyển mạch phổ biến. Dưới đây là cách thức hoạt động của các mạch tụ điện chuyển mạch và lợi ích của chúng.

Mạch tụ điện chuyển mạch là gì?

Mạch này sử dụng tụ điện chuyển mạch để hỗ trợ xử lý tín hiệu thời gian rời rạc. Nó bao gồm các công tắc được mở và đóng để cho phép truyền điện tích vào và ra khỏi tụ điện. Thông thường, đồng hồ không chồng chéo điều khiển các công tắc để xác định việc truyền điện tích có thể dự đoán / điều khiển được.

Vai trò của điện trở tụ điện chuyển mạch

Một mạch tụ điện chuyển mạch điển hình bao gồm một tụ điện và hai công tắc. Các công tắc kết nối tụ điện luân phiên với điện áp đầu vào và đầu ra. Trong mỗi khoảng thời gian chuyển mạch, một điện tích được chuyển từ đầu vào sang đầu ra ở tần số xung nhịp. Do đó, mạch tụ điện chuyển mạch hoạt động như một điện trở được điều khiển bởi giá trị tụ điện và tần số chuyển mạch.

Ưu điểm của mạch tụ điện chuyển mạch

Mạch tụ điện chuyển mạch cho phép thiết kế điện trở được kiểm soát chặt chẽ trên chip, dựa trên tần số xung nhịp và giá trị tụ điện. Phương pháp thiết kế mạch này có nhiều ưu điểm, bao gồm:

• Tiết kiệm không gian trong khi đạt được giá trị kháng cao. Sử dụng điện trở thực tế sẽ yêu cầu một lượng không gian silicon lớn hơn.
• Đạt được độ chính xác đáp ứng tần số theo thứ tự 0,1% với bộ lọc tụ điện chuyển mạch. Kết hợp các thành phần IC tương tự (chẳng hạn như tụ điện với tụ điện) thay vì hai thành phần khác nhau (chẳng hạn như tụ điện với điện trở) cho phép mức độ chính xác này. Ngược lại, bộ lọc thời gian liên tục sử dụng hằng số thời gian RC để kiểm soát tần số có thể gây ra sự thay đổi tần số lên tới 20% do sự không phù hợp giữa điện trở và tụ điện.
• Dễ dàng thực hiện một cách đáng tin cậy hơn với phạm vi giá trị rộng hơn, làm cho nó trở thành sự thay thế lý tưởng cho các điện trở truyền thống trong bất kỳ ứng dụng mạch tích hợp nào. Tương tự, có thể điều chỉnh giá trị điện trở tương đương bằng cách thay đổi tốc độ xung nhịp.

Mạch tụ điện chuyển mạch có các đặc tính phù hợp cho việc thiết kế IC cho bộ lọc điện tử, bộ so sánh, bộ chuyển đổi điện, hệ thống viễn thông và các ứng dụng khác. Chúng cung cấp đáp ứng tần số chính xác khó đạt được với mạch điện trở đến tụ điện. Dải động của chúng cũng là một thuộc tính quan trọng.