开关电容

工作电路图
在降噪中应用原理
• 热噪声 • 通过提高R的值来减少噪声
Q CV I Q T R V I 1 f cC
in 4kTB / R
2
• 说明：R这个值并不是假想的，而是真实存 在的。在一个慢信号的作用下，可以作为输 入电阻被真实地测量。
Johnson noise
in 4kTB / R 4kTBfcC
• typically，选取 C Cds ，以忽略switch本身的电 容对电路的影响 • C=2pF
f c 1,10.100,1000KH I ph 0 0.1,1,10,100nA
•
f c I ph0
大，噪声大
的值小，噪声小； f c
I ph0 的值
• 说明：在低频下，噪声被抑制的非常好，当频率 上升到MHZ，噪声将会变得非常大。
rds ( f cC ) 1
rdsC T
• 一般情况下这个来自百度文库件是满足的，所以电压噪声可 以被忽略。
• 散粒噪声，为了与热噪声的表达式一致，可以 表示为 I ph0 (50mV) f cC
• 可以看出，为了获得较小的噪声，我们需要更 小的开关工作频率。
example
• 对于开关电容，switch本身带有电容 Cds
Switched capacitor technique
开关电容技术
什么是开关电容技术？
• 开关电容的本质：用合成的电阻代替物理电阻 • 开关电容电路（SC）是由受时钟信号( f c )控制 的开关（switch）和电容器（capacitor）组成 的电路。 • 开关电容电路图
• （利用电荷的存储和转移来实现对信号的各种处理功能。 实际应用中多与放大器（preamplification）等组合起来， 以实现电信号的产生、变换与处理）
开关电容技术在电子线路中的应用
• 一般情况下，开关电容电阻常应用于电子 线路中的前置放大电路中。
实 例 分 析
• 上面的例子说明：通过设计不同的开关电 容电路可以实现对信号的整形和过滤。
• 综上所诉，开关电容应用于光电检测领域， 一方面可以降低噪声，另一方面可以实现 滤波整形。
2
除了热噪声之外，还会产生电压噪声（voltage noise）
• 断路时（off-state），voltage noise可被忽略 • 通路时(on-state)Voltage noise
in vn / R 4kTBrds ( fcC)
2 2 2
2
• 为使voltage noise相对于整个噪声可以被忽略， 要求
开关（switch）
• Switch：采用MOS工艺，尺寸小、功耗低、工艺过程 简单，易于大规模集成（integration）。 • 工作状态由方波信号来控制。
on state off state
rds 50 200 rds 100 T
• 开关电容，由两个开关平行的接在一个电容上。 • 开关电容等效电阻的优点是在集成电路中用很小的面 积得到很高的电阻值。