O que é um capacitor comutado?
Um capacitor comutado é um componente eletrônico ou, mais corretamente, um circuito ou módulo eletrônico normalmente composto de um capacitor e dois comutadores usados para simular outros componentes em um circuito integrado (IC). O resistor é um dos componentes mais comumente simulados; os resistores tendem a ser grandes demais e imprecisos para serem incorporados em CIs de tamanho micro. O módulo de capacitor comutado é comumente usado em aplicações discretas de processamento de sinal de tempo e filtragem de frequência de voz. Essas funções são possíveis pelas características únicas dos circuitos em que as cargas elétricas são movidas alternadamente para dentro e para fora dos capacitores.
A capacidade dos circuitos de capacitores comutados de simular uma resistência em qualquer aplicação tem sido extremamente fortuita para a indústria eletrônica, pois permitiu a produção de circuitos integrados mais complexos em pacotes menores. Os resistores convencionais são particularmente problemáticos na área de CI devido ao seu tamanho físico e às diferenças nos valores de resistência encontrados em diferentes séries de produção. Os comutadores capacitor e semicondutor de óxido metálico (MOS) usados em um módulo de capacitor comutado são, por outro lado, extremamente compactos e muito estáveis em relação a seus valores e tolerâncias.
Essas características criam circuitos internos extremamente compactos e precisos para microprocessadores e circuitos integrados. Outra das vantagens do circuito de capacitor comutado é o fato de que o uso desses módulos, em oposição aos resistores convencionais, permite que os projetistas de circuitos incorporem um certo grau de sintonia de frequência em aplicações de filtro ativo. Essa sintonia é obtida variando a frequência do relógio ou o andamento do circuito.
O valor real das características de economia de espaço do módulo de capacitor comutado pode ser visto quando se considera que uma resistência de 1 MΩ pode ser simulada com um minúsculo capacitor de 10 pF comutado a uma taxa de clock de 100 kHz. Se um resistor normal fosse usado nesta aplicação, o circuito completo seria muitas vezes o tamanho daquele empregado no módulo capacitor. Um filtro de capacitor chaveado passa-baixo com uma classificação de 100 Hz, por exemplo, exigirá uma resistência de 16 MΩ que seria claramente impossível de se obter usando um resistor normal.
Os avanços na tecnologia de CI analógico programável vistos na década passada não seriam possíveis sem os benefícios obtidos com o uso de módulos de capacitores comutados. As consideráveis melhorias no campo da tecnologia de filtro multipolar e de conversor analógico para digital também não teriam sido possíveis, considerando o volume físico, a natureza não linear e inconsistente dos resistores convencionais. Esses pontos tornam o capacitor comutado um dos avanços mais significativos dos componentes eletrônicos desde a introdução do transistor.