Чем полезен репликатор напряжения на переключаемых конденсаторах?

На рисунке ниже показан репликатор напряжения с переключаемым конденсатором. Это от реконфигурируемых преобразователей мощности с переключаемыми конденсаторами от Донгшенг Ма и Радждипа Бондаде. Вы можете прочитать это здесь .

Как вы можете видеть, выходное напряжение Vout, наконец, заряжается до Vin. Так почему полезно использовать эту схему, когда она имеет коэффициент усиления по напряжению, равный единице? Это также не похоже на буфер напряжения.

принципиальная схема взята из рисунка 3.2 книги

Схема обеспечивает изоляцию между Vin и Vout, поскольку S_1 и S_2 никогда не включаются одновременно.
Это может быть полезно например т.к. короткое замыкание на Vout будет восприниматься Vin не как короткое замыкание, а как разряженный конденсатор, ограничивающий потребляемый от Vin ток при коротком замыкании в зависимости от значений S_1 t_on, C_1, C_1 ESR и сопротивление серии Vin.
Также выглядит так: electronics.stackexchange.com/questions/5458/…

Ответы (3)

Как объяснил FakeMoustache, переключатели и C1 ведут себя как резистор. Полезность схемы заключается в том, что для ее изготовления требуется меньше места в интегральной схеме, чем для изготовления реального резистора. Это дает возможность создавать интеграторы, RC-фильтры, преобразователи A2D и другие функции, требующие больших резисторов на кристалле. Так, например, вы можете создать имидж-сканер со встроенным A2D, который обеспечивает чип. Посмотрите на это, например; Image Chip Datasheet Это невозможно сделать без коммутируемых емкостных резисторов. Это не очень полезно при проектировании дискретных схем.

Полезность схемы заключается в том, что для ее изготовления требуется меньше места в интегральной схеме, чем для изготовления реального резистора. Это верно только в том случае, если вы хотите сделать резисторы большого номинала. Однако конденсаторы также занимают значительное место на чипе. Но в фильтре SC все колпачки относительно маленькие. Также (металлические) колпачки можно делать довольно аккуратно. Встроенные резисторы имеют непредсказуемые значения. Когда могут быть обеспечены точные внешние часы (часто это не проблема), тогда можно надежно изготовить точный, но сложный фильтр.
Этот сайт; swarthmore.edu/NatSci/echeeve1/Ref/FilterBkgrnd/… и многие другие говорят то, что я напишу в своем следующем комментарии, потому что это не влезет ни в один.
многие активные фильтры с резисторами и конденсаторами были заменены фильтрами особого типа, называемыми фильтрами с переключаемыми конденсаторами. Фильтр с переключаемыми конденсаторами позволяет изготавливать очень сложные, точные и настраиваемые аналоговые схемы без использования резисторов. Это полезно по нескольким причинам. Главная из них заключается в том, что резисторы трудно построить на интегральных схемах (они занимают много места). комнаты), и схемы могут зависеть от соотношений номиналов конденсаторов (которые можно установить точно), а не от абсолютных значений (которые меняются в зависимости от производственного цикла)
Еще более полезным аспектом этой схемы является то, что соотношение между «псевдорезисторами» и конденсаторами будет — при отсутствии паразитных эффектов — изменяться линейно с частотой.
Supercat — я полагаю, вы имеете в виду «тактовую частоту», верно?

Вы уже предполагаете, что эта схема имеет прямое применение и что она должна быть усилителем (вы упоминаете усиление по напряжению) или буфером. Почему вы решили, что у него есть эта функция?

В книге эта схема используется для объяснения основ схемы с переключаемым конденсатором. Там нет прямого упоминания о том, как его использовать.

В целом такая схема, состоящая из S1, C1 и S2, ведет себя как резистор . Удалите C1 и замените S1 и S2 одним резистором. Теперь, как будет выглядеть кривая зарядки для зарядки C2? Вы замечаете сходство?

Он ведет себя так же, как простой RC-фильтр нижних частот первого порядка. Это одно из применений этой схемы: переключаемые конденсаторные фильтры. Это используется для фильтрации/обработки сигналов, которые могут нести информацию. В силовой электронике нет сигнала (несущего информацию), но схему можно использовать.

Если вы загружаете выход и управляете переключением S1 и S2 определенным образом, который зависит от выходного напряжения (в контуре обратной связи), вы можете использовать это как регулятор напряжения. Я считаю, что в этом и смысл книги, поскольку речь идет о силовых преобразователях с переключаемыми конденсаторами.

Поддельные усы, хорошее объяснение. Возможно, можно было бы добавить, что схема представляет собой пассивный фильтр нижних частот первого порядка в методе S/C (система выборочных данных), см. переходную характеристику Vout=f(t).
Спасибо за объяснение. Поддельные усы: я полагаю, вы имеете в виду, что S1, C1 и S2 (не S1, C1, C2) ведут себя как резистор, как в вашем посте. Теперь я вижу сходство между ним и резистором. LvW: Vout=f(t): что здесь f(t)?
Вы правы, это была опечатка, действительно S1, C1 и S2 - это «резистор».
@anhnha, это не непрерывная во времени система, а «система выборочных данных». Следовательно, мы не можем дать непрерывную во времени выходную функцию, а только выражения в следующей форме: Vout(n)=f[Vout(n-1)].
@anhnha, см. здесь (стр. 13): de.scribd.com/document/205403453/Chapter09-2UP-2-25-03
@anhnha, вот более рабочая pdf-ссылка: google.de/…
@LvW Прямая ссылка на то же самое: aicdesign.org/scnotes/2004notes/chap09_2up_5_2_04_.pdf

Итак, я не знаю об использовании коммутируемых конденсаторов в качестве замены RC-цепи, хотя я полагаю, что вижу сходство. Однако мне больше знакомо его использование в качестве изолированного буфера для передачи напряжения между потенциалами.

В этом примере обе клеммы конденсатора переключаются, позволяя дифференциальному входу принимать любое напряжение, которое могут выдержать переключатели. Затем это напряжение подается на вход операционного усилителя, но теперь оно относится к земле. Это обеспечивает очень хорошее подавление синфазного сигнала на дифференциальном входе, а с учетом коммутационных строительных блоков также может быть достойным способом измерения малых сигналов сигналов очень высокого напряжения.

пример переключаемого конденсатора

Смотрите это примечание к приложению от linear для получения дополнительной информации об этом.

Чем полезен репликатор напряжения на переключаемых конденсаторах?
СпросиСетьПолитика конфиденциальности1y, 0v