¿Qué es un condensador conmutado?

Un condensador conmutado es un componente electrónico o, más correctamente, un circuito o módulo electrónico que normalmente consta de un condensador y dos interruptores que se utilizan para simular otros componentes en un circuito integrado (IC). La resistencia es uno de los componentes más comúnmente simulados; Las resistencias tienden a ser demasiado grandes e inexactas para incorporarlas en circuitos integrados de tamaño micro. El módulo de condensador conmutado se utiliza comúnmente en aplicaciones de filtrado de frecuencia de voz y procesamiento de señales de tiempo discreto. Estas funciones son posibles gracias a las características únicas de los circuitos en los que las cargas eléctricas entran y salen de los condensadores alternativamente.

La capacidad de los circuitos de condensadores conmutados para simular una resistencia en cualquier aplicación ha sido extremadamente fortuita para la industria electrónica, ya que ha permitido la producción de circuitos integrados más complejos en paquetes más pequeños. Las resistencias convencionales son particularmente problemáticas en el campo de los circuitos integrados debido a su tamaño físico y las diferencias en los valores resistivos que se encuentran en las diferentes corridas de producción. Los interruptores de condensador y semiconductor de óxido metálico (MOS) utilizados en un módulo de condensador conmutado son, por otro lado, extremadamente compactos y muy estables en cuanto a sus valores y tolerancias.

Estas características hacen que los circuitos internos sean extremadamente compactos y precisos para microprocesadores y circuitos integrados. Otra de las ventajas del circuito de condensador conmutado es el hecho de que el uso de estos módulos, a diferencia de las resistencias convencionales, permite a los diseñadores de circuitos incorporar un grado de sintonización de frecuencia en aplicaciones de filtro activo. Esta sintonización se logra variando la frecuencia del reloj o cambiando el tempo del circuito.

El valor real de las características de ahorro de espacio del módulo de condensador conmutado se puede ver cuando se considera que se puede simular una resistencia de 1 MΩ con un pequeño condensador de 10 pF conmutado a una frecuencia de reloj de 100 kHz. Si se utilizara una resistencia normal en esta aplicación, el circuito completo sería muchas veces el tamaño del que emplea el módulo de condensador. Un filtro de condensador de paso bajo conmutado con una clasificación de 100 Hz, por ejemplo, requerirá una resistencia de 16 MΩ que claramente sería imposible de lograr usando una resistencia normal.

Los avances en la tecnología de circuitos integrados analógicos programables observados en la última década no hubieran sido posibles sin los beneficios obtenidos del uso de módulos de condensadores conmutados. Las considerables mejoras en el campo del filtro multipolar y la tecnología de conversión de analógico a digital tampoco hubieran sido posibles, considerando la naturaleza física, no lineal e inconsistente de las resistencias convencionales. Estos puntos hacen del condensador conmutado uno de los avances en componentes electrónicos más importantes desde la introducción del transistor.