摘要: 新的LTC1569-6/LTC1569-7是业界第一款无需外部时钟即可精确控制截止频率的单片滤波器。
新的LTC1569-6 / LTC1569-7是业界第一款无需外部时钟即可精确控制截止频率的单片滤波器。单个外部电阻编程内部精密电路,使用户能够以±3%或更好的典型精度在八个倍频范围内改变滤波器截止频率。图1显示了LTC1569-6/LTC1569-7的简化框图。
图1所示.LTC1569-X框图
内部滤波电路使用采样数据技术,LTC1569-7和LTC1569-6的采样频率与滤波截止频率的比值分别为64:1和128:1。该技术可以在相对较小的空间内实现复杂而精确的滤波功能。
易于调谐只是这个线性相位,直流精确,10阶低通滤波器的众多功能之一。其他功能包括:
在单个5V电源上工作的最高300kHz截止频率或在单个3V电源上工作的150kHz截止频率(LTC1569-7)
根提高余弦响应(α = 0.5)线性相位和陡选择性
当使用3V电源供电时,直流精确,最大偏移为5mV
差分或单端输入
功耗低至8mW (LTC1569-6, f(C) = 4kHz)
小型SO-8封装工作从3V到±5V电源
杰出的回应
LTC1569-6/LTC1569-7的频率响应是具有相位线性化的经典“升根余弦”函数的10阶近似。结果是一个突出的低通特性,理想的数据通信或数据采集系统。这种精度和选择性的结合实际上是不可能用离散滤波器实现的。
滤波器衰减在滤波器截止时间(f(C))的1.5倍时为50dB,在f(C)的2倍时为60dB,在f(C)的6倍时超过80dB。因此,LTC1569-6/LTC1569-7是对通带外频率成分抑制要求苛刻的应用的绝佳选择(图2)。示例包括使用低通滤波器限制所需通道外传输的能量量的无线通信系统,或在存在显著干扰的情况下测量低频信号的传感器系统。
图2.LTC1569-X频率响应特性
在数据通信中,设计被优化为在分配的带宽内传输最大数量的信息。在使用脉冲幅度调制的系统中,脉冲整形是一个重要的设计考虑。LTC1569-6/LTC1569-7的线性相位,根提升余弦响应(alpha = 0.5)允许用户构建具有低符号间干扰和高时序抖动容忍度的匹配滤波器。图3显示了数据速率等于截止频率(512kbps)的两倍时的眼动模式。
图3.LTC1569-X眼图:数据速率= 2× f(CUTOFF) (512kbps)
简单,准确的调谐
许多商用单片滤波器使用采样数据(开关电容)技术,需要一个外部时钟来设置截止频率。内部采样率与滤波器截止频率的比值通常是固定的;所需的截止频率将决定外部时钟的确切频率。例如,如果滤波器截止频率比的采样率为100:1,并且在内部时钟的上升沿和下降沿对输入信号进行采样(这通常称为双采样滤波器),则3.4kHz的截止频率将决定一个170kHz的外部或内部时钟。如果系统已经拥有数MHz的基于晶体的主时钟,则可以通过使用适当的分频器来推导滤波器所需的时钟频率。然后,用传统的二进制或十进计数器进行时钟划分将提供足够的分辨率来适应应用程序。上面描述的时钟生成任务可能很麻烦,但它产生稳定和准确的时钟频率。由于开关电容滤波器具有相当精确的时钟截止频率比,因此整体滤波器频率/相位精度将优于具有有源和/或无源元件的离散滤波器实现。需要窄带滤波或在给定频率下严格控制滤波器相位的应用可以证明这种复杂的时钟生成方案是合理的,尽管许多系统设计者强烈反对通过电路板布线“噪声”时钟信号。
廉价和相当不准确的时钟产生(特别是如果所需的时钟频率低于1MHz)也可以实现比较器或定时器和分立无源元件。时钟频率将显示5% - 10%的公差,特别是如果使用5%的分立电容器。该解决方案将时钟物理地放置在采样数据滤波器旁边,从而避免将其路由到整个PC板,但是时钟的宽公差可能会令人反感。
如果所需的时钟频率是几兆赫兹和/或如果采样数据滤波器旨在取代离散有源滤波器设计,并且系统中没有可用的时钟,则上述两种时钟生成方法都可能失败。在这种情况下,时钟生成成为滤波器设计的一部分,新的时钟/采样数据滤波器解决方案可能比现有的离散滤波器更复杂。
时钟生成变得容易
LTC1569-6/LTC1569-7解决了前面提到的时钟问题。内部精密振荡器驱动采样数据滤波器。内部振荡器的频率是用外部电阻设定的,它可以有很低的初始容差,可以假设大量的值。不再需要外部电容器或电阻-电容器组合。滤波器截止频率精确到±3%(给定电阻值),频率从1kHz (LTC1569-6)到256kHz (LTC1569-7);甚至更高的截止频率也是可能的。此外,通过外部电阻的电压是静态的,减少了电磁干扰。
要设置截止频率,在引脚6和7之间放置一个电阻(图4),并对内部分压器进行编程。分压器通过将引脚5绑到引脚4(除以1),浮动引脚5(除以4)或将引脚5连接到引脚7(除以16)来编程。这些简单的连接在图4的应用电路中进行了说明,其中单端滤波器可以根据开关位置具有三种不同的截止频率:8kHz, 32kHz或128kHz。
图4.3V交流耦合,具有多个截止频率的单端滤波器
通过将引脚6连接到引脚4,将LTC1569-6/LTC1569-7置于外部时钟模式。DIV/CLK引脚成为外部时钟信号的输入,LTC1569-6/LTC1569-7可以像传统开关电容滤波器一样调谐,外部时钟频率与滤波器截止频率之比为64:1 (LTC1569-6)或32:1 (LTC1569-7)。由于滤波器是双重采样,因此有效过采样比为128:1 (LTC1569-6)或64:1 (LTC1569-7)。外部时钟在截止频率需要连续变化或滤波器采样需要同步到系统中的另一个元件(例如第二个滤波器路径或a /D转换器)的应用中非常有用。
高速或低功耗
截止频率高达300kHz (LTC1569-7, V(SUPPLY) = 5V), LTC1569-6/LTC1569-7是当今市场上速度最快的开关电容滤波器,使其成为200kHz至300kHz范围内信号处理的理想滤波解决方案。智能电源管理允许IC配置为高速或低功耗。对于最大截止频率,当从5V电源供电时,1569-7通常需要100mW。然而,功耗可以降低到8mW (LTC1569-6, V(SUPPLY) = 3V, f(CUTOFF) = 4kHz)。事实上,有几种不同的功率-速度组合可供选择,允许用户根据特定应用的要求定制滤波器。
灵活的接口
许多应用需要在单电源系统中滤波差分信号或转换共模电压。LTC1569-6/LTC1569-7差分输入的灵活性解决了这些接口问题。例如,在图5中,LTC1569-6/LTC1569-7在单电源系统中用于脉冲形状256KB/s二进制数据。为了获得最大动态范围,滤波器的GND基准设置为V+/3。CMOS输入数据衰减3x,滤波后在输出端显示为以V+/3为中心的1V(P-P)信号。
图5.3V直流耦合差分脉冲整形滤波器
通过将IN(-)输入连接到GND, LTC1569-6/LTC1569-7可容纳单端交流或直流耦合接口。每个输入的信号范围包括全电源范围。输出电压范围通常为(V(-) + 50mV)至(V(+) - 0.8V)。
直流性能和动态范围
LTC1569-6/LTC1569-7非常适合需要直流精度和动态范围的系统。对于3V电源,失调电压小于5mV,直流线性度为12位,差分输入的直流共模抑制为80dB。考虑到总集成噪声为95 μ V(RMS) (LTC1569-6),该滤波器在5V电源下具有超过80dB的动态范围。对于1V(P-P)信号电平,滤波器具有-80dB THD。
LTC1569-6与LTC1569-7的区别
LTC1569-6是LTC1569-7的低功耗、低噪声版本。LTC1569-7适用于需要最大带宽的系统(3V/5V电源上的150kHz/300kHz)。LTC1569-6具有两倍的过采样率,从而使总集成噪声降低3dB。降低了LTC1569-6的最大采样率,从而实现了多达50%的功耗降低。其结果是一个高性能,低功耗的滤波器,适用于3V和5V的应用,截止频率高达64kHz。LTC1569-6保留了LTC1569-7的所有其他特性(响应、精度、可调性)。
结论
LTC1569-X是业界首款内置精密调谐的高性能单片滤波器。精心选择的响应是理想的数据通信或数据采集在1kHz至300kHz范围内。体积小,速度/功率选项,差分接口和3V至±5V工作使LTC1569-6/LTC1569-7成为任何低通滤波应用的出色解决方案。
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