スイッチトキャパシタとは

スイッチドキャパシタは、電子部品、より正確には、通常はコンデンサと2つのスイッチで構成される電子回路またはモジュールであり、集積回路（IC）内の他の部品をシミュレートするために使用されます。 抵抗器は、最も一般的にシミュレートされるコンポーネントの1つです。 抵抗器は、大きすぎてマイクロサイズのICに組み込むには不正確になる傾向があります。 スイッチドキャパシタモジュールは、離散時間信号処理および音声周波数フィルタリングアプリケーションで一般的に使用されます。 これらの機能は、電荷がコンデンサに交互に出入りする回路の独自の特性によって可能になります。

特定の用途で抵抗をシミュレートするスイッチドキャパシタ回路の機能は、より小さなパッケージでより複雑な集積回路を製造できるため、エレクトロニクス業界にとって非常に幸運でした。 従来の抵抗器は、物理的なサイズと、異なる生産工程で発生する抵抗値の違いにより、ICの分野で特に問題があります。 一方、スイッチドキャパシタモジュールで使用されるキャパシタおよび金属酸化物半導体（MOS）スイッチは、その値と許容値に関して非常にコンパクトで非常に安定しています。

これらの特性により、マイクロプロセッサおよび集積回路用の非常にコンパクトで正確な内部回路が実現します。 スイッチドキャパシタ回路のもう1つの利点は、従来の抵抗器とは対照的に、これらのモジュールを使用すると、回路設計者がアクティブフィルターアプリケーションにある程度の周波数調整を組み込むことができるという事実です。 このチューニングは、回路のクロック周波数またはスイッチングテンポを変更することで実現されます。

スイッチドキャパシタモジュールの省スペース特性の実際の値は、100 kHzクロックレートでスイッチングされる小さな10 pFキャパシタで1MΩの抵抗をシミュレートできると考えるとわかります。 このアプリケーションで通常の抵抗を使用する場合、完全な回路は、コンデンサモジュールを使用した場合の何倍にもなります。 たとえば、定格100 Hzのローパススイッチドキャパシタフィルタには16MΩの抵抗が必要になりますが、これは通常の抵抗では実現できないことは明らかです。

過去10年程度で見られたプログラマブルアナログIC技術の進歩は、スイッチドキャパシタモジュールを使用することで得られる利益なしには不可能でした。 従来の抵抗の物理的バルク、非線形、および一貫性のない性質を考慮すると、多極フィルターおよびアナログ-デジタルコンバーターテクノロジーの分野における大幅な改善も不可能でした。 これらの点により、スイッチトキャパシタは、トランジスタの導入以来、最も重要な電子部品の進歩の1つとなっています。