Filtros Chaveados

Filtros Chaveados

Como os circuitos com filtros ativos RC têm apresentado grandes dificuldades de serem produzidos na forma de circuito integrado (CI) devido à necessidade de capacitores de altos valores e de constantes de tempo RC precisas. Uma das soluções encontradas para este problema foi à aplicação de filtros com capacitores chaveados.

A técnica para produção de filtros com capacitores chaveados é baseada no principio de que um capacitor C, que periodicamente alterna entre dois pontos do circuito, é equivalente a uma resistência R conectando esses pontos do circuito. Para que o capacitor varie sua conexão são utilizadas chaves que alternam seu estado numa freqüência do relógio fc=1/Tc. Para a equivalência resistiva é utilizada a aproximação R=1/C*fc (com fc→ ∞). E ao trocar o resistor pelo capacitor chaveado a constante de tempo do circuito deixa de ser o produto do capacitor e do resistor. Assim a constante de tempo varia em função do período Tc e da razão C2/C1, se tornando facilmente controlada para a aplicação em CI, especialmente na tecnologia MOS.

Observando que temos um filtro RC ativo (como o da figura acima), para torna-lo chaveado basta substituir R1 pelo capacitor chaveado. Que é na pratica, é um capacitor comum com o pólo negativo aterrado, e o positivo ligado a duas chaves (figura abaixo), aplicadas na forma de transistores operando na saturação e no corte. Na base dos dois transistores são aplicadas a mesma freqüência fc, com as fases deslocadas em 180° de uma base para a outra. Para que quando uma chave esteja aberta, a segunda estará fechada.

O filtro da figura acima, possui dois estágios de operação devido a fase das chaves. Um deles carregara o capacitor e o outro descarrega o capacitor na malha do circuito (figura abaixo). Note que a fonte nunca será conectada diretamente ao circuito, pois as chaves possuem funcionamento dual.