集成方案簡化模擬濾波器設計
為在1kHz至15kHz的截止頻率范圍內獲得可以接受的特性(80dB或更好的動態(tài)范圍),設計人員必須使用容限更嚴格、具有更高溫度穩(wěn)定性的元器件。例如:
1. 對于截止頻率為1kHz至15kHz的濾波器來說,運放在0.5MHz至6.5MHz范圍內必須具有一致的增益,THD+N (總諧波失真 + 噪聲)必須小于0.005%。
2. 電容應該采用精密的陶瓷電容或薄膜電容,而且在很寬的溫度范圍和電壓范圍內必須能夠保持穩(wěn)定的標稱值。
3. 電阻應該是容限好于±1%的金屬膜電阻,還要具有較低的溫度系數。
4. 為了保證量產性能,元器件最好從可靠的供應商采購,如Panasonic、Rohm、Vishay、Kemet和AVX。
一個5階、截止頻率為1kHz至15kHz的貝塞爾低通濾波器的元器件BOM成本估計在$1.50至$2.00之間(1000套以上價格)。這還不包括設計、測試、PCB布板、組裝、元件采購等花費的時間成本,這些成本難以量化而且與公司有關。關于元器件值變化對高階連續(xù)時間濾波器的影響,請參考應用筆記738:“Minimizing Component-Variation Sensitivity in Single Op Amp Filters”。
Maxim提供一種更有效、更簡單的集成開關電容濾波器解決方案,利用一顆芯片即可實現大多數濾波器的效果(應用筆記733:“A Filter Primer”介紹了更多關于SCF的技術細節(jié))。濾波器設計人員僅需一個低成本外部電容或外部時鐘,就可以得到集成、可靠、可預測的高性價比濾波器方案,而且不易受溫度和其它環(huán)境參數影響。
圖3和圖4是利用SCF芯片(MAX7409/MAX7413)實現5階低通貝塞爾濾波器的電路原理圖,其中的0.1μF去耦電容可以使用普通的低成本陶瓷電容(材質為X7R或Z5U),但圖4中的CCLK 推薦使用COG (NPO)材質的電容。
圖3:開關電容濾波器的fC (截止頻率)可以用一個占空比為50% ± 10%的時鐘實現。
圖4:用開關電容濾波器的內部振蕩器設置fC需要在CLK引腳和地之間接一個電容CCLK,當CCLK = 300pF時,fC = 1kHz。
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