介绍

许多信号处理应用需要一个前端低通滤波器来限制感兴趣信号的带宽。该滤波器通常对系统设计者来说是至关重要的，因为它决定了系统可以通过其噪声和动态范围来解析的比特数。到目前为止，设计师拒绝使用开关电容滤波器，因为它太吵，失真太大，或者因为它们不能在足够高的频率下使用。LTC1064-1 8阶考尔滤波器可以直接与分立运算放大器设计竞争。不仅如此，其成本和性能优势也是巨大的。

LTC1064-1是一个完整的8阶时钟可调谐Cauer(也称为椭圆型)低通开关电容滤波器，内部有薄膜电阻。通带纹波为±0.1dB，在1.5倍截止频率处阻带衰减为72dB。该器件可采用14引脚DIP或16引脚表面贴装封装。

LTC1064-1拥有内部薄膜电阻工厂调整，以优化Cauer 8阶响应。LTC1064-1的宽带噪声(2kHz-102kHz)为150μV(RMS)，当V(IN) = 3V(RMS)时，总谐波失真为0.03%。截止频率高达20kHz，不需要外部元件。对于超过20kHz的截止频率，需要两个小值电容器来保持通带平坦度。

通过比较，旧的开关电容滤波器的噪声以毫伏为单位，THD以百分比为单位，最大角频率限制为20kHz。

本文比较了内置薄膜电阻的LTC1064-1 8阶考尔滤波器与内置运算放大器的等效滤波器的性能。LTC1064-1四开关电容滤波器在设计人员感兴趣的大多数参数上与运放RC设计竞争有利，并且在考虑印刷电路板空间时很容易获胜。由于它是可调谐的，如果需要多频率滤波，LTC1064-1可以取代不仅仅是一个，而是许多运放RC设计。随着频率变得更高，规格比较变得更加有利于LTC1064-1。

LTC1064-1与利用运算放大器的RC有源滤波器的比较

表演

Cauer滤波器的目标设计规格如下:截止频率为40kHz，±0.05dB通带纹波，在截止频率的1.5倍下衰减为- 72dB。该滤波器采用阻带陷波实现，被认为是一种相当复杂的选择性滤波器实现。图1详细说明了该设计的频率响应。

采用完全逆变状态变量拓扑设计了一个8阶有源RC。这种拓扑结构被认为是“最先进的”有源滤波器，因为所有运放的非反相输入都是接地的。Cauer滤波器的分立有源RC版本非常复杂，需要16个运算放大器，31个电阻和8个电容器。用于此比较的运放是TL084四极场效应管输入放大器。电路拓扑结构进行了优化，以产生最大的有效输入电压摆幅。

测试结果

图1显示了如图3所示连接的LTC1064-1的频率响应。有源RC状态变量滤波器的频率响应形状非常相似，其差异在这里不能轻易显示。图2曲线(a)详细描述了TL084状态变量滤波器在40kHz截止频率附近的响应。实验室“调整”电阻器值不能产生比这里所示更好的响应。这是一个大约±0.45dB的通带纹波。相比之下，LTC1064-1通带纹波为±0.15dB，如图2曲线(b)所示。这是时钟与中心频率比为100:1或4MHz时钟的情况。在1.5倍截止频率下，TL084有源RC滤波器的幅值响应约为-65dB，而LTC1064-1滤波器的幅值响应为-68dB。TL084状态变量实现的噪声为111μV(RMS)， LTC1064-1状态变量实现的噪声为145μ v (VRMS)。还对两个滤波器进行了二次谐波失真测量，并将其包含在汇总表表1中。

表1比较了LTC1064-1, 8阶Cauer低通滤波器的开关电容实现与有源RC。两个电路都使用双±7.5V电源或单15V电源。

系统的考虑

LTC1064-1不仅在各个规格上比较有利，而且在评估系统考虑因素时也很容易胜出。假设需要四个锐利的截止频率。最接近的有源RC解决方案是一个7阶单截止频率Cauer滤波器。四个这些不可调谐的设备(每个2“× 3”混合)将需要四个截止频率。这将是24平方英寸的PC板空间。使用运算放大器的离散方法需要更多的空间。由于LTC1064-1是可调的，因此只需将时钟调到LTC1064-1即可选择四个频率。一个完整的时钟可调的LTC1064-1系统估计只占用4平方英寸的电路板空间。这是一个惊人的节省6倍的板面积。LTC1064-1在这个类别中轻松获胜。

总结

综上所述，从表1可以看出，LTC1064-1等于有源RC滤波器。在纯粹的规范之战中，没有明显的赢家，但是当考虑到硬件复杂性的惊人差异，LTC106-1器件的全时钟可调性和简单的应用方法时，它是肯定的赢家。