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开关电容IC形成陷波滤波器的技术处置方案

来源:analog 发布时间:2023-08-01

摘要: 开关电容滤波器(scf)以易于使用而闻名。它们是精确的,不需要外部组件,并在所有指定的操作条件下保持可预测的响应。对于集成电路scf,其紧密匹配和修剪的内部电容器产生固定的频率和相位响应,仅与外部时钟频率成比例。

开关电容滤波器(scf)以易于使用而闻名。它们是精确的,不需要外部组件,并在所有指定的操作条件下保持可预测的响应。对于集成电路scf,其紧密匹配和修剪的内部电容器产生固定的频率和相位响应,仅与外部时钟频率成比例。

为了构造陷波(带阻)或通带响应,需要更灵活的通用滤波器。通用滤波器(SCF或连续时间类型)允许低通,高通,带通或带阻响应的任何组合,但它们的成本为3至10美元每个(1k个),并有14至16引脚dip或大型表面贴装封装。它们通常需要双电压电源。

另一方面,图1中的低通SC滤波器具有支持陷波滤波器配置的特性。这款五阶Butterworth低通滤波器采用单电源,具有轨对轨I/O,可安装在8引脚SO尺寸的一半的微型8引脚µMAX 封装中,成本低于1.50美元。其内部架构(图2)具有与信号处理阶段用于反馈误差产生的求和节点相似的求和节点。工作时,它低通滤波量(V(IN)-V(COM)),并在输出处添加V(OS):

V(out) = (V(in)-V(com)) (lpf) + V(os),

其中(通常)V(COM) = V(DD)/2。


图1所示、这些简单的连接产生带阻(陷波)滤波器响应


图2、集成电路内部的求和节点(图1)添加一个V(DD)/2共模电压和一个外部施加的失调电压

因此,该器件在输入端增加共模电压(COM),通过内部电阻分压器在中电源处偏置,并且(对于需要偏移调整或直流电平移位的应用)在输出端增加外部偏置电压(OS)。

为了获得陷波响应,将图1中的输入信号和输入信号一起应用于OS,因此这两个信号在输出处相加。操作系统的频率被限制在大约100kHz。在低频时,输出幅值为| V(IN) + V(OS) |= 2 | V(IN) |。在LPF相位响应变化180°的频率处,两个信号之和接近于零,形成陷波频率。(从1Hz到10kHz的陷波频率很容易实现。)在更高的频率,只有操作系统信号通过输出。

图3a显示了400Hz陷波和47.5kHz时钟频率下的滤波器响应。Q为1.7,中心频率衰减约为- 50dB。

通带中的纹波限制了陷波深度,因此IC1在低通配置中的平坦通带适合此应用。180°的位移发生在0.85f(C),使响应在陷波前和陷波后频率之间有一个平滑的- 6dB转换(图3b)。可用的输入带宽是(f(CLK)-f(CLK)/100),由于f(C)和时钟频率之间的比例为100:1。与所有采样系统一样,必须注意避免输入信号混叠。


图3、对图1的电路施加47.5kHz时钟频率,产生400Hz陷波滤波器,陷波深度为50dB, Q为1.7

这篇文章的类似版本出现在1999年9月30日的EDN上。



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