72 конденсатора внутри MF10 превратили частоту часов в сопротивление

На кристалле двухканального фильтра HF10 — варианта MF10 — видны 72 поликремниевых конденсатора, CMOS-ключи, операционные усилители и генератор двух неперекрывающихся фаз. Эта структура заменяет резисторы коммутируемыми ёмкостями и тем самым делает частоту аналогового фильтра управляемой от цифрового тактового сигнала.

За один период ключи переносят заряд C·V. Средний ток равен C·V·f, поэтому узел ведёт себя как сопротивление 1/(f·C). Увеличение частоты часов уменьшает эквивалентное сопротивление и поднимает частоту фильтра; изменение самой схемы или номинала резистора не требуется. MF10 допускает отношение тактовой частоты к частоте фильтра 50:1 или 100:1 и собирает конфигурации низких, полосовых и высоких частот.

Для интегральной схемы особенно ценно, что точность определяется отношениями ёмкостей. Абсолютная ёмкость заметно гуляет вместе с технологическим процессом, а одинаковые элементарные площадки на одном кристалле совпадают друг с другом гораздо лучше. Так нужные коэффициенты получают повторением геометрии, а не попыткой изготовить идеальный абсолютный номинал.

Две фазы не должны перекрываться: иначе ключи на мгновение соединят узлы, которые должны обмениваться зарядом последовательно. Отдельные структуры уменьшают инжекцию тактового сигнала в аналоговый тракт. Те же приёмы сегодня встречаются в switched-capacitor AFE, зарядовых насосах и драйверах питания. Разбор описывает старую микросхему, но физика переноса заряда никуда не устарела.