开关电容积分器的原理与仿真

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开关电容积分器的原理与仿真

开关电容电路，使⽤开关不断切换电容的充电和放电状态，来模拟电阻的作⽤。等效电阻值，可以由开关频率来设定，⽤于滤波器中，可以⽅便的调节滤波器的截⽌频率。如下图所⽰的电路，当电容连接到Vin时，电容充电，电容上的电荷量为Q=Vin*C。当电容连接到地的时候，电容对地放电，平均电流Ieq=Q/Ts=Vin*C*fs，所以：

Req=Vin/Ieq=Vin/(Vin*C*fs)=1/(C*fs)

注意，开关频率必须远远⼩于充放电的时间常数，这样才能保证以上的等效计算成⽴。

来⼀个应⽤仿真电路看看：

使⽤开关电容最⼤的好处，就是不改变电路结构和响应特性的情况下，只需要调整开关频率就可以改变等效电阻值，进⽽可以改变滤波器的截⽌频率。改变电容的放电⽅向，还可以形成负阻：

Req=Vin/Ieq=Vin/(-Vin*C*fs)=-1/(C*fs)

这样，反相放⼤电路就可以变为同相放⼤电路：

开关电容电路本⾝类似于数字采样系统，必须满⾜奈奎斯特采样定理，即输⼊信号中不能包含⾼于或等于fs/2的成分，否则会混叠到0~fs/2的频带，因此需要在开关电源滤波器之前增加抗混叠滤波器。

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