摘要: LTC1068产品系列由四个单片时钟可调滤波器构建块组成。每个产品包含四个匹配的,低噪声,高精度的二阶开关电容滤波部分。
LTC1068产品系列由四个单片时钟可调滤波器构建块组成。每个产品包含四个匹配的,低噪声,高精度的二阶开关电容滤波部分。外部时钟调谐每个二阶滤波器部分的中心频率。LTC1068产品的不同之处在于它们的时钟与中心频率比。时钟中心频率比设置为200:1 (LTC1068-200), 100:1 (LTC1068), 50:1 (LTC1068-50)或25:1 (LTC1068-25)。外部电阻可以修改时钟与中心的频率比。高精度,高性能,四二阶,双四阶或单八阶滤波器可以设计与LTC1068系列产品。使用LTC1068产品设计滤波器完全支持FilterCAD 2.0设计软件用于Windows 。所有LTC1068器件的内部采样率都是时钟频率的两倍。这允许输入信号的频率在混叠发生之前接近时钟频率的两倍。LTC1068-200, LTC1068和LTC1068-25的最大时钟频率为6MHz,±5V电源;LTC1068-50为2MHz,单5V电源。对于低功耗滤波器应用,LTC1068-50电源电流为4.5mA,单5V电源和2.5mA,单3V电源。LTC1068产品采用28针SSOP表面贴装封装。LTC1068(100:1部分)也提供24引脚DIP封装。以下四个电路是LTC1068产品可以实现的特定应用滤波器的典型示例。
LTC1068-200超低频线性相位低通滤波器
图1显示了LTC1068-200线性相位1Hz低通滤波器原理图,图2显示了其增益和组延迟响应。该滤波器的时钟频率是-3dB频率(f(-3dB)或f(CUTOFF))的400倍。当最小化混叠误差可能是一个重要的考虑因素时,该滤波器的大时钟对f(CUTOFF)频率比在超低频滤波器应用中是有用的。例如,图1所示的1Hz低通滤波器需要400Hz时钟频率。对于该滤波器,可以产生混叠误差的输入频率在795Hz到805Hz (2 × f(CLK)±5 × f(-3dB))的频带内。对于大多数极低频信号处理应用,信号频谱小于100Hz。因此,图1的滤波器将处理非常低的频率信号,没有明显的混叠误差,因为它的时钟频率为400Hz,混叠输入在800Hz左右的小频带内。
图1所示 线性相位低通滤波器:f(-3dB) = 1Hz = f(CLK)/400。
图2 图1电路的增益和群延迟响应。
LTC1068-50单3.3V低功率线性相位低通滤波器
图3是基于ltc1068 -50的单3.3V低功耗线性相位低通滤波器的原理图。时钟与f(CUTOFF)之比为50:1 (f(CUTOFF)为-3dB频率)。图4显示增益和组延迟响应。滤波器通带中的平坦群延迟响应意味着线性相位。线性相位滤波器具有非常小的超调的瞬态响应,并且稳定得非常快。在数字通信发射机或接收机中,线性相位低通滤波器用于处理具有最小码间干扰的通信信号。该滤波器的最大时钟频率为单个3.3V电源的1MHz和单个5V电源的2MHz。典型的电源电流是3mA单3.3V电源和4.5mA单5V电源。
图3 低功耗,单3.3V电源,10kHz, 8阶,线性相位低通滤波器。
图4 图3滤波器的增益和群延迟响应。
LTC1068-25选择性带通滤波器时钟可调至80kHz
图5显示了一个基于LTC1068-25的70kHz带通滤波器,工作在双5V电源下。时钟中心频率比为25比1。图6显示了图5的带通滤波器的增益响应。该滤波器的通带从0.95 × f(CENTER)扩展到1.05 × f(CENTER)。在0.8 × f(CENTER)和1.15 × f(CENTER)时阻带衰减大于40dB。中心频率可以时钟调谐到80kHz与双5V电源和40kHz与单5V电源。使用FilterCAD, LTC1068-25可用于实现比图6所示的选择性更低的带通滤波器,该滤波器可以使用双5V电源将时钟调谐到160kHz。
图5 70kHz, 8阶,带通滤波器。
图6 图5滤波器的增益响应。
LTC1068方波正交振荡器滤波器
图7显示了基于LTC1068的滤波器的原理图,该滤波器专门设计用于从cmos级方波输入产生低谐波失真的正弦和余弦振荡器。图7电路的参考正弦波输出位于引脚15(24引脚LTC1068封装上的BPD),余弦输出位于引脚16(24引脚LTC1068封装上的LPD)。这个正交振荡器的输出频率是滤波器的时钟频率除以128。CMOS CD4520除以128计数器的输出与一个0.47µF电容耦合到LTC1068滤波器的输入,该滤波器使用双5V电源。滤波器的时钟频率是CD4520计数器的输入。
图7 方波-正交振荡器转换器。
LTC1068滤波器设计用于通过方波的基频分量,并衰减任何高于基频分量的谐波分量。一个理想的方波(50%占空比)将只有奇数次谐波(3、5、7等),而一个典型的实用方波的占空比小于或大于50%,也将有偶数次谐波(2、4、6等)。图7的滤波器对于频率等于滤波器时钟频率除以128的方波输入,在第2次和第3次谐波处有一个阻带陷波。对于±2.5V方波输入,滤波器的正弦波输出(引脚15)为1V(RMS),对于高达16kHz的输入频率,其THD(总谐波失真)小于0.025%,对于高达20kHz的频率,其THD小于0.1%。余弦输出(在引脚16上,参考引脚15的正弦波输出)为±2.5V方波输入1.25V(RMS),频率高达20kHz时THD小于0.07%。
20kHz的频率限制是由于CD4520;使用74HC型除以128计数器,可以使用图7中基于ltc1068的滤波器生成高达40kHz的正弦波和余弦波。
LTC1068产品系列:多功能滤波器构建模块,1Hz至200kHz
前面的四个滤波器示例是可以用LTC1068产品系列设计的各种滤波器的典型示例。作为一般的选择指南,建议如下:对于低噪声和低于20kHz的低频滤波器,使用LTC1068-200;对于低于40kHz的低噪声和低频滤波器,使用LTC1068;对于高达20kHz的低功率滤波器,使用单个3V至5V电源,应选择LTC1068-50;对于频率范围为40kHz至200kHz的滤波器,使用LT1068-25。FilterCAD设计软件将为大多数滤波器应用推荐合适的LTC1068器件。对于某些特定应用的滤波器设计,适当的LTC1068器件的选择可能并不明显,线性技术应用工程师的协助将会有所帮助。
基于ltc1068的半定制滤波器
对于单个8阶或双4阶滤波器的特定应用滤波器要求,可以在带有内部薄膜电阻的16引脚SO封装中获得定制版本的ltc1068系列产品。时钟与中心的频率比也可以高于或低于200:1,100:1,50:1或25:1。详情请与LTC市场部联系。
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