Co je to spínaný kondenzátor?

Spínaný kondenzátor je elektronická složka nebo, přesněji, elektronický obvod nebo modul obvykle sestávající z kondenzátoru a dvou spínačů používaných k simulaci dalších komponent v integrovaném obvodu (IC). Rezistor je jednou z nejčastěji simulovaných součástí; rezistory bývají příliš velké a nepřesné na to, aby mohly být začleněny do mikroprocesorových integrovaných obvodů. Spínaný kondenzátorový modul se běžně používá v aplikacích pro zpracování diskrétního časového signálu a filtrování hlasové frekvence. Tyto funkce jsou umožněny jedinečnými vlastnostmi obvodů, kde jsou elektrické náboje střídavě přemisťovány do kondenzátorů a z nich.

Schopnost spínaných kondenzátorových obvodů simulovat odpor v jakékoli aplikaci je pro elektronický průmysl mimořádně náhodná, protože umožnila výrobu složitějších integrovaných obvodů v menších obalech. Konvenční rezistory jsou zvláště problematické v IC aréně kvůli jejich fyzické velikosti a rozdílům v odporových hodnotách, které se vyskytují v různých výrobních sériích. Spínače kondenzátorů a polovodičů oxidu kovu (MOS) používané v modulu se spínanými kondenzátory jsou na druhé straně extrémně kompaktní a velmi stabilní, pokud jde o jejich hodnoty a tolerance.

Tyto vlastnosti umožňují velmi kompaktní a přesné vnitřní obvody pro mikroprocesory a integrované obvody. Další z výhod spínaných kondenzátorových obvodů je skutečnost, že použití těchto modulů, na rozdíl od konvenčních rezistorů, umožňuje konstruktérům obvodů začlenit do aktivních filtračních aplikací stupeň ladění kmitočtu. Toto ladění je dosaženo změnou taktovací frekvence nebo spínacího tempa obvodu.

Skutečná hodnota charakteristik úspory prostoru spínaného kondenzátorového modulu je vidět, když se vezme v úvahu, že odpor 1 MΩ lze simulovat s malým kondenzátorem 10 pF přepínaným taktovací frekvencí 100 kHz. Pokud by se v této aplikaci použil normální rezistor, celý obvod by byl mnohonásobně větší než obvod využívající kondenzátorový modul. Například nízkofrekvenční spínaný kondenzátorový filtr s jmenovitou hodnotou 100 Hz bude vyžadovat odpor 16 MΩ, čehož by bylo zjevně nemožné dosáhnout pomocí normálního odporu.

Pokroky v programovatelné analogové technologii IC, k níž došlo v minulém desetiletí, by nebylo možné bez výhod plynoucích z použití spínaných kondenzátorových modulů. Výrazná zlepšení v oblasti technologie vícepólových filtrů a analogově-digitálních převodníků by nebyla možná ani s ohledem na fyzikální objem, nelineární a nekonzistentní povahu konvenčních rezistorů. Tyto body dělají spínaný kondenzátor jedním z nejvýznamnějších pokroků v elektronických součástkách od zavedení tranzistoru.