开关电容8阶滤波器MAX29X应用设计.pdfVIP

8 阶开关电容滤波器MAX29X 系列的应用设计 摘要:MAX29X 是美国MAXIM 公司生瓣的8 阶开关电容低通滤波器, 由于价格便宜、使用方 便、设计简单，在通讯、信号自理等领域得到了广泛的应用。本文就其工作原理、电气参数、 设计注意事项等问题作了讨论，具有一定的实用参考价值。 关键词：开关电容、滤波器、设计 1 引言 开关电容滤波器在近些年得到了迅速的发展，世界上一些知名的半导体厂家相继推出了 自己的开头电容滤波器集成电路，使形状电容滤波器的发展上了一个新台阶。 MAXIM 公 司 在 模 拟 器 件 生 产 领 域 颇 具 影 响 ， 它 生 产 的 MAX291/292/293/294/295/296/297 系列8 阶低通开关电容滤波器由于使用方便（基本上不需 外接元件）、设计简单（频率响应函数是固定的，只需确定其拐角频率即截止频率) 、尺寸小 （有8-pin DIP 封装）等优点，在ADC 的反混叠滤波、噪声分析、电源噪声抑制等领域 得到了广泛的应用。 MAX219/295 为巴特活思（型滤波器，在通频带内，它的增益最稳定，波动小，主要用 于仪表测量等要求整个通频带内增益恒定的场合。MAX292/296 为贝塞尔（Bessel ）滤波器， 在通频带内它的群时延时恒定的，相位对频率呈线性关系，因此脉冲信号通过MAX292/296 之后尖峰幅度小，稳定速度快。由于脉冲信号通过贝塞尔滤波器之后所有频率分量的延迟时 间是相同的，故可保证波形基本不变。关于巴特活和贝塞尔滤 波器的特性可能图 1 来说明。图 1 的踪迹A 为加到滤波器输入 端的3kHz 的脉冲，这里我们把滤波器的截止频率设为10kHZ。 踪迹 B 通过 MAX292/296 后的波形。从图中可以看出，由于 MAX292/296 在通带内具有线性相位特性，输出波形基本上保 持了方波形状，只是边沿处变圆了一些。方波通过MAX291/295 之后，由于不同频率的信号产生的时延不同，输出波形中就出现了 图1 尖峰(overshoot)和铃流(ringing) 。 MAX293/294/297 为8 阶圆型（Elliptic ）滤波器，它的滚降速度快，从通频带到阻带的 过渡带可以作得很窄。在椭圆型滤波器中，第一个传输零点后输出将随频率的变高而增大， 直到第二个零点处。这样几番重复就使阻事宾频响呈现波浪形，如图 2 所示。阻带从 fS 起 算起，高于频率 fS 处的增益不会超过 fS 处的增益。在椭圆型 滤波中，通频带内的增益存在一定范围的波动。椭圆型滤波器 的一个重要参数就是过渡比。过渡比定义为阻带频率 fS 与拐 角频率（有时也等同为截止频率）由时钟频率确定。时钟既可 以是外接的时钟，也可以是自己的内部时钟。使用内部时钟时 只需外接一个定时用的电容既可。 在MAX29X 系列滤波器集成电路中，除了滤波器电路外还有 图2 一个独立的运算放大器（其反相输入端已在内部接地）。用这个运 算放大器可以组成配合MAX29X 系列滤波器使用后的滤波、反混滤波等连续时间低通滤波 器。 下面归纳一下它们的特点： ●全部为8 阶低通滤波器。MAX291/MAX295 为巴特沃思滤波器；MAX292/296 为贝 塞尔滤波器；MAX293/294/297 为椭圆滤波器。 ●通过调整时钟，截止频率的调整范围为：0.1Hz～25kHz （MAX291/292/293*294 ）； 0.1Hz～kHz （MAX295/296/297 ）。 ●既可用外部时钟也可用内部时钟作为截止频率的控制时钟。 ●时钟频率和截止频率的比率：10 ∶1(MAX291/292/293/294);50 ∶1(MAX295/296/297)。 ●既可用单+5V 电源供电也可用±5V 双电源供电。 ●有一个独立的运算放大器可用于其它应用目的。 ●8-pin DIP、8-pin SO 和宽SO-16 多种封装。 2 管脚排列和主要电气参数 MAX29X 系列开头电容滤波器的管脚排列如图3 所示。 管脚功能定义如下： CLK ：时钟输入。 OP OUT ：独立运放的输出端。 OP INT ：独立运放的同相输入端。 OUT ：滤波器输出。