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Switched-Capacitor Techniques for High-Accuracy Filter and ADC Design

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标签: 开关电容

开关电容

ADC

ADC,Analog-to-Digital Converter的缩写,指模/数转换器或者模拟/数字转换器。是指将连续变量的模拟信号转换为离散的数字信号的器件。真实世界的模拟信号,例如温度、压力、声音或者图像等,需要转换成更容易储存、处理和发射的数字形式。模/数转换器可以实现这个功能,在各种不同的产品中都可以找到它的身影。

滤波器

滤波器是一种对信号有处理作用的器件或电路。分为有源滤波器和无源滤波器。主要作用是让有用信号尽可能无衰减的通过,对无用信号尽可能大的反射。滤波器一般有两个端口,一个输入信号、一个输出信号,利用这个特性可以选通通过滤波器的一个方波群或复合噪波,而得到一个特定频率的正弦波。 滤波器是由电感器和电容器构成的网路,可使混合的交直流电流分开。电源整流器中,即借助此网路滤净脉动直流中的涟波,而获得比较纯净的直流输出。最基本的滤波器,是由一个电容器和一个电感器构成,称为L型滤波。所有各型的滤波器,都是集合L型单节滤波器而成。基本单节式滤波器由一个串联臂及一个并联臂所组成,串联臂为电感器,并联臂为电容器。在电源及声频电路中之滤波器,最通用者为L型及π型两种。就L型单节滤波器而言,其电感抗XL与电容抗XC,对任一频率为一常数,其关系为XL•XC=K2。 故L型滤波器又称为K常数滤波器。倘若一滤波器的构成部分,较K常数型具有较尖锐的截止频率(即对频率范围选择性强),而同时对此截止频率以外的其他频率只有较小的衰减率者,称为m常数滤波器。所谓截止频率,亦即与滤波器有尖锐谐振的频率。通带与带阻滤波器都是m常数滤波器,m为截止频率与被衰减的其他频率之衰减比的函数。每一m常数滤波器的阻抗与K常数滤波器之间的关系,均由m常数决定,此常数介于0~1之间。当m接近零值时,截止频率的尖锐度增高,但对于截止频的倍频之衰减率将随着而减小。最合于实用的m值为0.6。至于那一频率需被截止,可调节共振臂以决定之。m常数滤波器对截止频率的衰减度,决定于共振臂的有效Q值之大小。若达K常数及m常数滤波器组成级联电路,可获得尖锐的滤波作用及良好的频率衰减。

Switched-Capacitor  Techniques  for  High-Accuracy  Filter  and  ADC  Design

作者:Patrick  J.  QuinnArthur  H.  M.  Van  Roermund

年份:2010

Switched  capacitor  (SC)  techniques  are  well  proven  to  be  excellent  candidates  for  implementing  critical  analogue  functions  with  high  accuracy,  surpassing  other  analogue  techniques  when  embedded  in  mixed-signal  CMOS  VLSI.  Conventional  SC  circuits  are  primarily  limited  in  accuracy  by  a)  capacitor  matching  and  b)  the  accuracy  with  which  a  differential  amplifier  can  squeeze  charge  from  one  capacitor  to  another  between  clock  periods.

In  Switched-Capacitor  Techniques  for  High-Accuracy  Filter  and  ADC  Design,  alternative  SC  techniques  are  proposed  which  allow  the  achievement  of  higher  intrinsic  analogue  functional  accuracy  than  previously  possible  in  such  application  areas  as  analogue  filter  and  ADC  design.  The  design  philosophy  is  to  create  the  required  functionality  without  relying  on  digital  calibration  or  correction  means  but  instead  to  develop  methods  which  have  reduced  dependence  on  both  component  matching  (especially  capacitor  matching)  and  parasitic  effects  (especially  parasitic  capacitance).  However,  the  proposed  techniques  are  just  as  amenable  to  further  digital  accuracy  enhancement  via  calibration  and/or  correction  as  traditional  methods.  Two  popular  application  areas  are  explored  in  the  course  of  this  book  for  exploitation  of  the  proposed  techniques,  viz.  SC  filters  and  algorithmic  ADCs  -  both  cyclic  and  pipelined.  Furthermore,  efficient  system  level  design  procedures  are  explored  in  each  of  these  two  areas.

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