تُستخدم مصفوفات المكثفات القابلة للبرمجة (PCAs) على نطاق واسع في تصميم دارات الإشارات التناظرية والمختلطة، لا سيما في دوائر محول البيانات.
تأثير عدم التطابق المباشر لمكثفات الفيمتوفاراد
يعد “المحول الرقمي” إلى “التناظري السعوي” (DAC) مكوناً أساسياً لإعادة توزيع الشحنة الكهربائية المطابقة بين عناصر الوحدة في (DAC) السعوي هو العامل الأساسي الذي يؤثر على خطية (ADC) بأكمله، ومن ناحية أخرى؛ فإن تقليل استهلاك الطاقة لصفيف المكثف عن طريق تقليل “مكثف الوحدة” إلى عدد قليل من نطاقات الفيمتوفاراد أو نطاقات (subfemtofarad) أمر ضروري لتحسين كفاءة الطاقة في النظام، حيث تفرض ضوضاء (kT / C) هي الحد الأدنى على السعة الكلية.
أيضاً يفرض هذان المطلبان مقايضة في عملية التصميم لأن المطابقة تصبح أسوأ عندما يصبح مكثف الوحدة أصغر، ووفقاً لنموذج بيلجروم المعروف، وبالإضافة إلى كونها ضرورية للتصميم الموفر للطاقة؛ فإن مكثفات الوحدات الصغيرة المتطابقة جيداً تحدد أيضاً الدقة المطلقة والنطاق الديناميكي لمحوِّلات السعة المباشرة إلى الرقمية (CDCs) التي تستخدم تقنية التقريب المتتالية، كما ويمكن استخدامها كمستشعرات سعوية وهمية لاختبار (CDC).
وعلى الرغم من أهمية المكثفات الصغيرة المتطابقة؛ تتوفر بيانات قياس محدودة حول خصائص عدم التطابق، بحيث تعتمد نماذج عدم تطابق المكثفات المتوفرة في مجموعات تصميم مسابك أشباه الموصلات على قياسات عدم تطابق الهياكل السعوية الكبيرة.
كما تحتوي المكثفات الصغيرة إما على نماذج غير متطابقة تستند إلى قياسات استقراء للمكثفات الكبيرة بافتراض نموذج (Pelgrom) أو أنها غير متوفرة على الإطلاق ويجب أن تكون مصممة خصيصاً كعنصر طفيلي في التخطيط، بحيث تم الإبلاغ عن قياس عدم التطابق للمكثفات الصغيرة باستخدام الدوائر على الرقاقة.
ومع ذلك؛ فإن التقنية المقترحة تعاني من عدة مصادر للأخطاء بسبب مطابقة المقاوم والسعة الطفيلية وتغير التردد بسبب تأثيرات التحميل، وبالإضافة إلى ذلك؛ فإن تعيين قياس التردد الكهربائي لبيانات عدم تطابق المكثف ينطوي على عملية معقدة وعرضة للخطأ، حيث يتم ضبط قيم المكونات في المحاكاة حتى تتلاءم نتائج المحاكاة مع البيانات المقاسة.
