由于各种原因，系统中需要低通滤波器:限制噪声带宽，平滑过渡边缘或去除不需要的信号。为了方便设计人员使用低通滤波器，线性技术公司开发了LTC1563-2和LTC1563-3，其中一个简单的公式和一个电阻值设置截止频率。LTC1563具有两个二阶构建块部分，它们可以级联形成一个四阶滤波器。虽然有些应用程序不需要高阶过滤，但它们确实需要更多的过滤器。对于这些应用，LTC1563构建块部分可以单独用于生产双二阶或三阶滤波器，从而节省了额外ic的空间和费用。

来自Linear Technology Corporation的FilterCAD 滤波器设计程序还可以帮助设计人员使用Linear Technology Corporation的产品创建自定义低通滤波器。FilterCAD不直接支持双过滤器，但可以欺骗它把一个放在一起。本文展示了如何使用FilterCAD和LTC1563来创建单个IC双低通滤波器。

关于LTC1563

LTC1563设计为易于使用的4阶低通滤波器。LTC1563-2提供巴特沃斯传递函数，而LTC1563-3在应用六个等值电阻时提供贝塞尔响应。LTC1563系列并不局限于这些传递函数。通过使用不同的电阻值，可以用LTC1563生成几乎任意的四阶传递函数。对于自定义滤波，使用FilterCAD分析频率响应和阶跃响应。否则，使用等值电阻，设置截止频率只是选择合适的电阻值的问题:

R = 10k (256kHz/f(C))
其中f(C) =截止频率

图1显示了LTC1563电路的拓扑结构。如上所述，四阶滤波器是通过组合两个二阶分段构建块获得的。各部分相似，但不完全相同——它们的电容值不同。图1显示了LTC1563的两个部分分别连接，而不是级联，形成两个二阶滤波器，或者增加两个电容器(每个滤波器一个)，两个三阶滤波器。本文的其余部分将展示如何使用LTC1563设计这个和类似的双低通滤波器。

利用FilterCAD设计LTC1563双滤波器

下面的程序展示了如何使用FilterCAD设计双低通滤波器。附图显示了双三阶滤波器的设计:一个滤波器是三阶巴特沃斯滤波器，截止频率为50kHz，另一个滤波器是三阶贝塞尔滤波器，截止频率为100kHz。可以修改这些值以适应其他应用程序。

首先要做的是确定滤波器阶数和传递函数。虽然传递函数的选择是一个经典的工程权衡问题，但这是由通带带宽、衰减要求和阶跃响应等常用参数决定的。“理想砖墙”滤波器在通带之外具有出色的衰减，但具有较大的超调、大量振铃和较长的稳定时间的阶跃响应。在频谱的另一端，具有理想阶跃响应的滤波器往往在通带之外有较差的衰减。为任何特定应用程序选择最佳传递函数最终都需要做出妥协。FilterCAD可以帮助您做出决定，但是您需要表1中的值以及一些试验和错误

表1列出了大多数流行的二阶和三阶低通滤波器的系数。在表中，找到最符合您的应用程序需求的过滤器的系数。然后，在FilterCAD中输入系数，以查看滤波器的频率和阶跃响应。方法如下:

1. FilterCAD发射。

2. 选择Enhanced Design选项。

3. 单击Next。这时将出现Enhanced Design窗口(图2)。

4. 在增强的设计窗口中，单击自定义(对于响应项)。

5. 增益频率(Fg)输入0，表示低通滤波器。

6. 将表1中的过滤器系数输入到FilterCAD中的系数表中。

7. 在“自定义Fc”框中输入截止频率。注意，在步骤6中输入的f(O)现在乘以自定义Fc值。

FilterCAD一次只能计算一个过滤器，因此您需要输入一个过滤器的系数，计算它，然后替换其他过滤器的系数来计算它。如果您输入两个过滤器的系数，FilterCAD将假定您想要复合过滤器的结果，这不是我们在这里感兴趣的。

如果您正在设计双二阶滤波器，则只需要为每个滤波器输入一行系数。对于三阶，需要两行:一个一阶(对应于外部RC)和一个二阶(对应于LTC1563的二阶部分)。这就是为什么在表1中，三阶滤波器有两行系数，而二阶滤波器只有一行系数。

对于本例中的每个三阶滤波器，输入第一行系数，并选择LP1(一阶)作为系数类型，对应一阶外部RC低通。

输入第二行系数，选择LP(二阶)作为系数类型，对应LTC1563内置的二阶滤波器。

8. 通过单击增强设计窗口中的频率响应和阶跃响应按钮来评估过滤器。

9. 调整系数以获得所需的性能。

10. 重复第二个过滤器。

11. 确定了两个过滤器的系数后，将它们全部输入Enhanced Design窗口自定义响应系数表中。

图2显示了50kHz Butterworth和100kHz Bessel示例的窗口。组成Butterworth和Bessel过滤器的各个过滤器必须按特定的顺序输入。也就是说，首先输入一个列出LP1部分的过滤器。然后，首先输入第二个过滤器及其LP1部分。在这一点上，不要费心去看频率或阶跃响应结果，除非你对组合的6阶滤波器感兴趣。这就需要一些技巧了。FilterCAD不直接支持双滤波器，但它仍然可以用来设计我们想要的双滤波器。

下一步是选择您希望FilterCAD使用的部件，在本例中是LTC1563-2。

12. 在“增强的设计”窗口中，单击“实现”按钮。这时将出现Enhanced implementation窗口(图3)，其中包含您在Enhanced Design中输入的系数表。

13. 单击Active RC按钮。

14. 从可用部件列表中选择LTC1563-2。

为什么不使用LTC1563-3?原因是LTC1563-2和LTC1563-3对于第一个构建块部分都有f(O)-Q限制。LTC1563-3的限制更大，所以使用LT1563-2。

检查各部分的顺序，以确保它与您在“增强设计”窗口中输入它们的方式没有发生变化。FilterCAD通常不处理订单，但有时它会稍微改变一下。要更改任何违规行的顺序，请单击其中一行以选择它，并在按Control键时单击另一行以也选择它。选中这两行后，单击Swap All按钮交换这两行。图3显示了Enhanced implementation窗口。

最后一步是生成双滤波器的原理图。

15. 单击“增强实现”窗口中的原理图按钮。原理图窗口显示单个6阶低通滤波器。这不是我们想要的，但很容易解决。

16. 打印示意图。

17. 修复原理图。

拿出一些液体纸 和一支铅笔，看看图4。从第一段到第二段的连接必须断开。在液体纸上轻拍一两下就可以了。此外，输入和输出必须标记。在图4中，V(IN1)和V(OUT1)对应于50kHz巴特沃斯;V(IN2)和V(OUT2)对应100kHz贝塞尔。

结论

FilterCAD不直接支持单部分双滤波器设计，但它仍然可以帮助您使用LTC1563设计双滤波器。本文中的示例说明了该过程有点棘手，但最终的结果是一个简单、紧凑且具有成本效益的解决方案。