Qu'est-ce qu'un condensateur commuté?

Un condensateur commuté est un composant électronique ou, plus exactement, un circuit ou un module électronique constitué généralement d'un condensateur et de deux commutateurs servant à simuler d'autres composants dans un circuit intégré. La résistance est l’un des composants les plus couramment simulés; les résistances ont tendance à être beaucoup trop grandes et imprécises pour être incorporées dans des CI de taille réduite. Le module à condensateur commuté est couramment utilisé dans les applications de traitement de signal à temps discret et de filtrage de fréquence vocale. Ces fonctions sont rendues possibles par les caractéristiques uniques des circuits dans lesquels des charges électriques sont alternativement insérées dans et hors des condensateurs.

La capacité des circuits à condensateur commuté à simuler une résistance dans toute application donnée a été extrêmement fortuite pour l’industrie électronique dans la mesure où elle a permis la production de circuits intégrés plus complexes dans des boîtiers plus petits. Les résistances conventionnelles sont particulièrement problématiques dans le domaine des circuits intégrés en raison de leur taille physique et des différences entre les valeurs de résistance rencontrées dans les différentes séries de production. Les commutateurs à condensateur et à semi-conducteur à oxyde métallique (MOS) utilisés dans un module à condensateur commuté sont, en revanche, extrêmement compacts et très stables en ce qui concerne leurs valeurs et leurs tolérances.

Ces caractéristiques permettent d'obtenir des circuits internes extrêmement compacts et précis pour les microprocesseurs et les circuits intégrés. Un autre avantage du circuit à condensateur commuté est le fait que l'utilisation de ces modules, par opposition aux résistances classiques, permet aux concepteurs de circuits d'incorporer un degré d'accord de fréquence dans les applications de filtres actifs. Cet accord est obtenu en faisant varier la fréquence d'horloge ou le tempo de commutation du circuit.

La valeur réelle des caractéristiques d'économie d'espace du module à condensateur commuté est visible lorsque l'on considère qu'une résistance de 1 MΩ peut être simulée avec un condensateur minuscule de 10 pF commuté à une fréquence d'horloge de 100 kHz. Si une résistance normale devait être utilisée dans cette application, le circuit complet serait plusieurs fois plus grand que celui utilisant le module de condensateur. Un filtre passe-bas à condensateur commuté avec une valeur nominale de 100 Hz, par exemple, nécessitera une résistance de 16 MΩ, ce qui serait clairement impossible à obtenir avec une résistance normale.

Les progrès de la technologie des circuits analogiques programmables constatés depuis une dizaine d'années n'auraient pas été possibles sans les avantages tirés de l'utilisation de modules à condensateur commuté. Les améliorations considérables dans le domaine des filtres multipolaires et de la technologie de conversion analogique-numérique n’auraient pas été possibles non plus, compte tenu de l’encombrement physique, de la nature non linéaire et incohérente des résistances classiques. Ces points font de la capacité commutée l’un des progrès les plus importants des composants électroniques depuis l’introduction du transistor.

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