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设计说明67:一个1mV偏置,时钟可调,单片5极低通滤波器

来源:analog 发布时间:2024-01-11

摘要: LTC1063是首款单片低通滤波器,同时提供出色的直流和交流性能。它具有内部或外部时钟可调性,截止频率高达50kHz, 1mV典型输出直流偏置,以及超过10年输入电压的超过12位的动态范围。

LTC1063是首款单片低通滤波器,同时提供出色的直流和交流性能。它具有内部或外部时钟可调性,截止频率高达50kHz, 1mV典型输出直流偏置,以及超过10年输入电压的超过12位的动态范围。

LTC1063近似于5极巴特沃斯低通滤波器。独特的内部结构的滤波器允许出色的振幅匹配从设备到设备。典型的匹配范围从滤波器通带25%时的0.01dB到滤波器通带50%时的0.05dB。这种能力对于多通道数据采集系统非常重要,其中通道对通道匹配是至关重要的。

使用滤波器的内部振荡器

内部或外部时钟编程滤波器的截止频率。时钟截止频率比为100:1。在没有外部时钟的情况下,可以使用LTC1063的内部精密振荡器。外部电阻和电容设置器件的内部时钟频率(图1)。内部振荡器输出在引脚4处引出,因此它可以用作同步主时钟来驱动其他ltc1063。可以将10个或更多的滤波器锁定在一起,以获得单个LTC1063时钟输出,如图1所示。


图1所示。同步多个ltc1063。

直流性能

LTC1063的输出直流失调电压(通常为1mV或更低)针对±5V电源应用进行了优化。输出偏置足够低,可以与使用低偏置运算放大器的离散型RC有源滤波器竞争。图2a和2b显示了LTC1063滤波器作为时钟可扫频低通滤波器工作,在截止频率30年的时间内,输出偏置变化不超过200μV。


图2 a。LTC1063作为时钟扫频低通滤波器工作。


图2 b。图2a电路的输出直流偏置与f(截止)。

这个测量是采用陶瓷和钽电容器的组合和一个干净的PC板布局。直流偏置也受输入信号直流电压的影响。同样的电路,如图2a所示,输出偏置电压变化为1mV,输入电压变化为8V,因此CMRR为78dB。

动态范围

LTC1063具有低噪声和非常低的50μV(RMS)时钟馈通。宽带噪声是噪声谱密度的积分;通常以μV(RMS)表示,几乎与滤波器截止频率无关。LTC1063的宽带噪声指标为90μV(RMS)。这个数字与时钟频率和电源无关。

然而,LTC1063的交流设计基于最佳动态范围,而不仅仅是宽带噪声。动态范围测量考虑到器件的总谐波失真。图3a显示了动态范围测量的典型连接。反相缓冲器优于单位增益跟随器。大输入共模信号会严重降低非反相缓冲器的失真性能。确保未失真的运放摆幅等于或优于滤波器的摆幅也很重要。图3b显示了器件的工作失真加上噪声与使用标准1kHz纯正弦波输入测量的输入信号幅度的关系。THD随电源电压的增加而提高。


图3。测量失真+噪声和信THD +噪声比的典型连接。


图3 b。失真+噪声vs V(IN)图。

图3b说明了滤波器如何处理4V(RMS) (11.2V(P-P))的输入,THD小于0.02%。在此输入电平,动态范围仅受失真限制,而不受宽带噪声限制。4V(RMS)输入时的信噪比为93dB。根据图3b,最佳信噪比加失真为83dB,但在1V(RMS)和2.4V(RMS)之间的输入电平可达到80dB(0.01%)。

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