Коммутируемый конденсатор представляет собой электронный компонент или, точнее, электронную схему или модуль, обычно состоящий из конденсатора и двух переключателей, используемых для имитации других компонентов в интегральной схеме (ИС). Резистор является одним из наиболее часто моделируемых компонентов; резисторы имеют тенденцию быть слишком большими и неточными для включения в микросхемы ИС. Модуль с переключаемым конденсатором обычно используется в приложениях для обработки сигналов с дискретным временем и тональной фильтрации. Эти функции стали возможными благодаря уникальным характеристикам цепей, в которых электрические заряды попеременно перемещаются в конденсаторы и из них.
Способность цепей с переключаемыми конденсаторами имитировать сопротивление в любом конкретном применении была чрезвычайно удачной для электронной промышленности, поскольку она позволила производить более сложные интегральные схемы в небольших упаковках. Обычные резисторы особенно проблематичны на арене ИС из-за их физического размера и различий в значениях сопротивления, встречающихся в разных производственных циклах. Конденсаторные и металлооксидные полупроводниковые (MOS) переключатели, используемые в переключаемом конденсаторном модуле, с другой стороны, чрезвычайно компактны и очень стабильны в отношении своих значений и допусков.
Эти характеристики обеспечивают чрезвычайно компактные и точные внутренние схемы для микропроцессоров и интегральных схем. Еще одним преимуществом схемы с коммутируемым конденсатором является тот факт, что использование этих модулей, в отличие от обычных резисторов, позволяет разработчикам схем учитывать степень настройки частоты в приложениях с активными фильтрами. Эта настройка достигается путем изменения тактовой частоты или темпа переключения схемы.
Фактическое значение характеристик экономии пространства переключаемого конденсаторного модуля можно увидеть, если учесть, что сопротивление 1 МОм можно имитировать с помощью крошечного конденсатора 10 пФ, переключаемого с тактовой частотой 100 кГц. Если бы в этом приложении использовался обычный резистор, полная схема была бы во много раз больше, чем у используемого конденсаторного модуля. Например, для фильтра с переключаемыми конденсаторами нижних частот с номинальной частотой 100 Гц потребуется сопротивление 16 МОм, которого, очевидно, было бы невозможно достичь с помощью обычного резистора.
Прогресс в программируемой аналоговой технологии IC, наблюдаемый в последнее десятилетие или около того, не был бы возможен без преимуществ, полученных от использования модулей с переключаемыми конденсаторами. Значительные улучшения в области технологии многополюсных фильтров и аналого-цифровых преобразователей также были бы невозможны, учитывая физический объем, нелинейный и противоречивый характер традиционных резисторов. Эти точки делают переключаемый конденсатор одним из наиболее значительных достижений электронных компонентов с момента введения транзистора.
