ตัวเก็บประจุแบบสวิตช์คืออะไร?

ตัวเก็บประจุแบบสวิตช์เป็นส่วนประกอบอิเล็กทรอนิกส์หรือโดยปกติวงจรอิเล็กทรอนิกส์หรือโมดูลที่ประกอบด้วยตัวเก็บประจุและสวิตช์สองตัวที่ใช้ในการจำลองส่วนประกอบอื่น ๆ ในวงจรรวม (IC) ตัวต้านทานเป็นหนึ่งในองค์ประกอบที่จำลองมากที่สุด ตัวต้านทานมีแนวโน้มที่จะมีขนาดใหญ่เกินไปและไม่ถูกต้องในการรวมเข้ากับไอซีขนาดไมโคร โมดูลตัวเก็บประจุแบบสวิตช์ที่ใช้กันทั่วไปในการประมวลผลสัญญาณไม่ต่อเนื่องและการประยุกต์ใช้การกรองความถี่เสียง ฟังก์ชั่นเหล่านี้เกิดขึ้นได้จากลักษณะเฉพาะของวงจรที่มีการเคลื่อนย้ายประจุไฟฟ้าเข้าและออกจากตัวเก็บประจุ

ความสามารถของวงจรตัวเก็บประจุแบบสวิตช์เพื่อจำลองการต้านทานในแอปพลิเคชันแบบให้ใด ๆ นั้นเป็นสิ่งที่โชคดีอย่างยิ่งสำหรับอุตสาหกรรมอิเล็กทรอนิกส์เนื่องจากได้รับอนุญาตให้ผลิตวงจรรวมที่ซับซ้อนมากขึ้นในแพ็คเกจขนาดเล็ก ตัวต้านทานแบบดั้งเดิมนั้นมีปัญหาอย่างมากในเวที IC เนื่องจากขนาดทางกายภาพและความแตกต่างของค่าความต้านทานที่พบในการดำเนินการผลิตที่แตกต่างกัน ในขณะที่สวิตช์ตัวเก็บประจุและโลหะออกไซด์ของเซมิคอนดักเตอร์ (MOS) ที่ใช้ในโมดูลตัวเก็บประจุแบบสวิตช์นั้นมีขนาดกะทัดรัดและมีความเสถียรอย่างมากเกี่ยวกับค่าและความคลาดเคลื่อน

คุณสมบัติเหล่านี้ทำให้วงจรภายในมีขนาดเล็กและแม่นยำมากสำหรับไมโครโปรเซสเซอร์และวงจรรวม ข้อดีของวงจรตัวเก็บประจุแบบสวิตช์อีกข้อคือความจริงที่ว่าการใช้โมดูลเหล่านี้ซึ่งตรงข้ามกับตัวต้านทานแบบธรรมดาทำให้นักออกแบบวงจรสามารถรวมการปรับความถี่ในการใช้งานตัวกรองที่ใช้งานอยู่ การปรับจูนนี้ทำได้โดยการเปลี่ยนแปลงความถี่สัญญาณนาฬิกาหรือเปลี่ยนจังหวะของวงจร

มูลค่าที่แท้จริงของลักษณะการประหยัดพื้นที่ของโมดูลตัวเก็บประจุแบบสวิตช์สามารถมองเห็นได้เมื่อมีใครเห็นว่าสามารถจำลองความต้านทาน 1 MΩได้ด้วยตัวเก็บประจุ 10 pF ขนาดเล็กที่เปลี่ยนที่อัตราสัญญาณนาฬิกา 100 kHz หากใช้ตัวต้านทานปกติในแอปพลิเคชั่นนี้วงจรที่สมบูรณ์จะมีขนาดหลายเท่าของโมดูลตัวเก็บประจุ ยกตัวอย่างเช่นตัวกรองตัวเก็บประจุแบบสวิตช์ผ่านต่ำที่มีระดับ 100 เฮิร์ตซ์จะต้องใช้ความต้านทาน 16 MΩซึ่งจะไม่สามารถใช้ตัวต้านทานปกติได้อย่างชัดเจน

ความก้าวหน้าในเทคโนโลยีอนาล็อก IC ที่ตั้งโปรแกรมได้ซึ่งเห็นได้ในทศวรรษที่ผ่านมาจะเป็นไปไม่ได้หากไม่ได้รับประโยชน์จากการใช้โมดูลตัวเก็บประจุแบบสวิตช์ การปรับปรุงที่สำคัญในด้านของตัวกรองหลายขั้วและเทคโนโลยีตัวแปลงอนาล็อกเป็นดิจิตอลนั้นไม่สามารถทำได้เช่นกันโดยพิจารณาจากลักษณะทางกายภาพจำนวนมากลักษณะที่ไม่เป็นเชิงเส้นและไม่สอดคล้องกันของตัวต้านทานแบบเดิม จุดเหล่านี้ทำให้ตัวเก็บประจุแบบสวิตช์เป็นหนึ่งในองค์ประกอบอิเล็กทรอนิกส์ที่มีความก้าวหน้ามากที่สุดนับตั้งแต่มีการเปิดตัวทรานซิสเตอร์