วงจรตัวเก็บประจุแบบสวิตช์เหมาะอย่างยิ่งสำหรับการประมวลผลสัญญาณอนาล็อกบนชิป ส่วนประกอบหลักของวงจรนี้คือตัวต้านทานตัวเก็บประจุแบบสวิตช์ (SC) ซึ่งสร้างได้ง่ายในวงจรรวมสำหรับแอปพลิเคชันใดๆ ที่ต้องการความต้านทานที่ดีกว่า การตอบสนองความถี่ที่มีความแม่นยำสูง และพื้นที่ชิปขนาดเล็ก ตัวกรอง ตัวเปรียบเทียบ และการแปลงพลังงานสำหรับการคำนวณ โทรคมนาคม และอินเทอร์เน็ตของสิ่งต่างๆ (IoT) เป็นตัวอย่างแอปพลิเคชันทั่วไปของวงจรตัวเก็บประจุแบบสวิตช์ ต่อไปนี้คือวิธีการทำงานของวงจรตัวเก็บประจุแบบสวิตช์และประโยชน์ของมัน

วงจรตัวเก็บประจุแบบสวิตช์คืออะไร?

วงจรนี้ใช้ตัวเก็บประจุแบบสวิตช์เพื่อช่วยในการประมวลผลสัญญาณเวลาแบบไม่ต่อเนื่อง ประกอบด้วยสวิตช์ที่เปิดและปิดเพื่ออนุญาตให้มีการถ่ายโอนประจุเข้าและออกจากตัวเก็บประจุ โดยทั่วไปแล้ว นาฬิกาที่ไม่ทับซ้อนกันจะควบคุมสวิตช์เพื่อให้แน่ใจว่าการถ่ายโอนประจุสามารถคาดการณ์/ควบคุมได้

บทบาทของตัวต้านทานตัวเก็บประจุแบบสวิตช์

วงจรตัวเก็บประจุแบบสวิตช์ทั่วไปประกอบด้วยตัวเก็บประจุและสวิตช์สองตัว สวิตช์จะเชื่อมต่อตัวเก็บประจุสลับกับแรงดันไฟฟ้าขาเข้าและขาออก ในแต่ละรอบการสลับ ประจุจะถูกถ่ายโอนจากขาเข้าไปยังขาออกด้วยความถี่สัญญาณนาฬิกา ดังนั้น วงจรตัวเก็บประจุแบบสลับจึงทำงานเหมือนตัวต้านทานที่ควบคุมด้วยค่าตัวเก็บประจุและความถี่การสลับ

ข้อดีของวงจรตัวเก็บประจุแบบสลับ

วงจรตัวเก็บประจุแบบสลับช่วยให้สามารถออกแบบความต้านทานที่ควบคุมได้อย่างแม่นยำบนชิป โดยขึ้นอยู่กับความถี่สัญญาณนาฬิกาและค่าตัวเก็บประจุ วิธีการออกแบบวงจรนี้มีข้อดีหลายประการ ได้แก่:

• ประหยัดพื้นที่ในขณะที่ได้ค่าความต้านทานสูง การใช้ตัวต้านทานจริงจะต้องการพื้นที่ซิลิคอนมากขึ้น
• ได้ความแม่นยำในการตอบสนองความถี่ในระดับ 0.1% ด้วยตัวกรองตัวเก็บประจุแบบสลับ การจับคู่ส่วนประกอบ IC ที่คล้ายกัน (เช่น ตัวเก็บประจุกับตัวเก็บประจุ) แทนที่จะเป็นส่วนประกอบที่แตกต่างกันสองชิ้น (เช่น ตัวเก็บประจุกับตัวต้านทาน) ช่วยให้ได้ความแม่นยำในระดับนี้ ในทางตรงกันข้าม ตัวกรองแบบต่อเนื่องที่ใช้ค่าคงที่เวลา RC ในการควบคุมความถี่อาจทำให้ความถี่เปลี่ยนแปลงได้มากถึง 20% เนื่องจากการไม่ตรงกันระหว่างตัวต้านทานและตัวเก็บประจุ
• วงจรตัวเก็บประจุแบบสวิตช์นั้นง่ายต่อการใช้งานอย่างน่าเชื่อถือและครอบคลุมช่วงค่าที่กว้างกว่า ทำให้เป็นตัวเลือกที่เหมาะสมในการทดแทนตัวต้านทานแบบดั้งเดิมในวงจรรวมทุกประเภท ในทำนองเดียวกัน สามารถปรับค่าตัวต้านทานเทียบเท่าได้โดยการเปลี่ยนความเร็วสัญญาณนาฬิกา

วงจรตัวเก็บประจุแบบสวิตช์มีคุณสมบัติที่เหมาะสมสำหรับการออกแบบวงจรรวมสำหรับตัวกรองอิเล็กทรอนิกส์ ตัวเปรียบเทียบ ตัวแปลงพลังงาน ระบบโทรคมนาคม และแอปพลิเคชันอื่นๆ พวกมันให้การตอบสนองความถี่ที่แม่นยำซึ่งยากที่จะทำได้ด้วยวงจรตัวต้านทานต่อตัวเก็บประจุ ช่วงไดนามิกของพวกมันก็เป็นคุณสมบัติที่สำคัญเช่นกัน