gewichtsomschakelingen

Gewichtsomschakelingen zijn netwerken van schakelaars en passieve componenten die meerdere ingangen met specifieke gewichten verbinden, zodat een gewogen som, een matrixvermenigvuldiging of andere gewichtsafhankelijke bewerkingen kunnen worden uitgevoerd. Ze worden toegepast in analoge en mixed-signal systemen waar snelle, compacte implementaties gewenst zijn en waar aparte rekenblokken onpraktisch of duur zouden zijn.

Werking en opbouw: Een gewichtsomschakeling bestaat doorgaans uit een set weerstanden of capaciteiten die via elektronische schakelaars met een summing node of versterker worden verbonden. Door de schakelaars op bepaalde posities te zetten, wordt bepaald welk aandeel elk ingangssignaal levert aan de uitgang. In switched-capacitor- of switched-resistor-uitvoeringen worden klokken gebruikt om gewichten dynamisch te verdelen, wat tevens kalibratiemogelijkheden biedt.

Typen en toepassingen: Binary-weighted en getailleerde weerstandennetten zijn veelvoorkomende topologieën in digitale-naar-analoge omzetting en analoge matrixverwerking. Switched-capacitor netwerken komen veel voor in analoge filters, sample-and-hold circuits en andere tijdsafhankelijke bewerkingen. Toepassingen omvatten DAC’s, sensorfusie in meetinstrumenten, kalibratiecircuits en multichannel signaalverwerking.

Overwegingen bij ontwerp: De nauwkeurigheid hangt af van de tolerantie van de weerstanden en van de weerstand of impedantie van de schakelaars. Temperatuurstabiliteit, ruis, linearisiteit en vermogensverliezen spelen bij grotere netwerken een grotere rol. Moderne ontwerpen gebruiken calibratie en digitale compensatie om afwijkingen te beperken en de stabiliteit te verbeteren.