所有物理系統(tǒng)設(shè)計(jì)都需要模擬和數(shù)字功能。該領(lǐng)域的模塊化、可編程設(shè)計(jì)對(duì)滿足未來(lái)應(yīng)用的高標(biāo)準(zhǔn)要求至關(guān)重要。因此，越來(lái)越多的設(shè)計(jì)開(kāi)始采用混合信號(hào)方法?？蓴U(kuò)展性和客戶要求的動(dòng)態(tài)變化是設(shè)計(jì)人員用混合功能組件實(shí)施系統(tǒng)所面臨的兩大挑戰(zhàn)。模塊化可編程設(shè)計(jì)有助于解決設(shè)計(jì)晚期階段不同器件之間設(shè)計(jì)方案的移植問(wèn)題。因此，可編程解決方案相對(duì)于固定功能實(shí)施方案而言始終是更好的選擇。在模擬領(lǐng)域實(shí)施可編程解決方案一直非常困難。開(kāi)關(guān)電容電路的使用非常有助于解決上述困難。開(kāi)關(guān)電容塊是可編程模擬解決方案的基本構(gòu)建塊。

　　開(kāi)關(guān)電容電路能把模擬和數(shù)字功能集成在單芯片上，這就是目前的片上系統(tǒng)。傳統(tǒng)的模擬信號(hào)處理電路采用持續(xù)時(shí)基電路，包括電阻、電容和運(yùn)算放大器。持續(xù)時(shí)基模擬電路使用電阻比、電阻強(qiáng)度或電阻值、電容值等設(shè)置轉(zhuǎn)移函數(shù)。采用MOS技術(shù)的電阻和電容絕對(duì)準(zhǔn)確性對(duì)實(shí)施模擬處理功能來(lái)說(shuō)并不夠好。不過(guò)，相對(duì)而言，用MOS獲得的電容準(zhǔn)確性還能夠接受。此外，制造高精度小型電容相對(duì)比較簡(jiǎn)單，用MOS技術(shù)占用的空間相對(duì)于電阻而言比較少。因此，我們認(rèn)為開(kāi)關(guān)電容電路目前將逐漸取代傳統(tǒng)的持續(xù)時(shí)基電路。

　　　　工作方式

　　James Clerk Maxwell最早于1873年介紹了用電容仿真電阻的技術(shù)，當(dāng)時(shí)他將電流計(jì)與電池、安培計(jì)和電容串聯(lián)，并定期逆變電容，從而檢測(cè)出電流計(jì)的電阻。類似的方法也曾用于開(kāi)關(guān)電容電路。通過(guò)MOS開(kāi)關(guān)控制電荷流進(jìn)出，開(kāi)關(guān)電容電路可用電容仿真電阻?？刂齐姾闪鞫x了電流，從而定義了電阻。以下電路顯示了電荷通過(guò)電阻和開(kāi)關(guān)電容的流動(dòng)情況。

　　圖1：電荷通過(guò)電阻和開(kāi)關(guān)電容的流動(dòng)情況。

　　如果我們計(jì)算圖1（a）中通過(guò)電阻的電流，應(yīng)采用以下方程式：

　　i= V/R ------（1）

　　在圖1（b）中，？1和？2是非重疊時(shí)鐘。？1關(guān)閉時(shí)，？2打開(kāi)，電容充電至電壓V。存儲(chǔ)在電容中的電荷可由以下方程式得出：

　　q = CV-----（2）

　　現(xiàn)在，？1打開(kāi)而？2 關(guān)閉，存儲(chǔ)在電容中的電荷移動(dòng)至接地。就每對(duì)精確時(shí)序開(kāi)關(guān)閉合而言，都要移動(dòng)量子電荷。如果開(kāi)關(guān)頻率由fS得出，則通過(guò)電路的電流可由以下方程式得出。

　　i = q/t = qfS = fSCV ------（3）

　　我們比較方程式1和3，可得到：

　　R = 1/fSC --- --（4）

　　需要注意的重要一點(diǎn)是，等效電阻同電容值和開(kāi)關(guān)頻率成反比。這說(shuō)明只需改變電容值或開(kāi)關(guān)頻率就能改變電阻值。在任何采用數(shù)字資源的系統(tǒng)中，我們都能非常方便地修改開(kāi)關(guān)頻率，進(jìn)而修改電阻。