MAX219/MAX295開關(guān)電容濾波器的應(yīng)用電路

開關(guān)電容濾波器在近些年得到了迅速的發(fā)展，世界上一些知名的半導(dǎo)體廠家相繼推出了
自己的開頭電容濾波器集成電路，使形狀電容濾波器的發(fā)展上了一個新臺階。
???? MAXIM公司在模擬器件生產(chǎn)領(lǐng)域頗具影響，它生產(chǎn)MAX291/292/293/294/295/296/297系列8階低通開關(guān)電容濾波器由于使用方便（基本上不需外接元件）、設(shè)計簡單（頻率響應(yīng)函數(shù)是固定的，只需確定其拐角頻率即截止頻率)、尺寸?。ㄓ?-pin??? DIP封裝）等優(yōu)點(diǎn)，在ADC的反混疊濾波、噪聲分析、電源噪聲抑制等領(lǐng)域得到了廣泛的應(yīng)用。
???? MAX219/295為巴特活思（型濾波器，在通頻帶內(nèi)，它的增益最穩(wěn)定，波動小，主要用于儀表測量等要求整個通頻帶內(nèi)增益恒定的場合。MAX292/296為貝塞爾（Bessel）濾波器，在通頻帶內(nèi)它的群時延時恒定的，相位對頻率呈線性關(guān)系，因此脈沖信號通過MAX292/296之后尖峰幅度小，穩(wěn)定速度快。由于脈沖信號通過貝塞爾濾波器之后所有頻率分量的延遲時間是相同的，故可保證波形基本不變。關(guān)于巴特活和貝塞爾濾波器的特性可能圖1來說明。圖1的蹤跡A為加到濾波器輸入端的3kHz的脈沖，這里我們把濾波器的截止頻率設(shè)為10kHZ。蹤跡B通過MAX292/296后的波形。從圖中可以看出，由于MAX292/296在通帶內(nèi)具有線性相位特性，輸出波形基本上保持了方波形狀，只是邊沿處變圓了一些。方波通過MAX291/295之后，由于不同頻率的信號產(chǎn)生的時延不同，輸出波形中就出現(xiàn)了尖峰(overshoot)和鈴流(ringing)。
???? MAX293/294/297為8階圓型（Elliptic）濾波器，它的滾降速度快，從通頻帶到阻帶的
過渡帶可以作得很窄。在橢圓型濾波器中，第一個傳輸零點(diǎn)后輸出將隨頻率的變高而增大，直到第二個零點(diǎn)處。這樣幾番重復(fù)就使阻事賓頻響呈現(xiàn)波浪形，如圖2所示。阻帶從fS起算起，高于頻率fS處的增益不會超過fS處的增益。在橢圓型濾波中，通頻帶內(nèi)的增益存在一定范圍的波動。橢圓型濾波器的一個重要參數(shù)就是過渡比。過渡比定義為阻帶頻率fS與拐角頻率（有時也等同為截止頻率）由時鐘頻率確定。時鐘既可以是外接的時鐘，也可以是自己的內(nèi)部時鐘。使用內(nèi)部時鐘時只需外接一個定時用的電容既可。
???? 在MAX29X系列濾波器集成電路中，除了濾波器電路外還有一個獨(dú)立的運(yùn)算放大器（其反
相輸入端已在內(nèi)部接地）。用這個運(yùn)算放大器可以組成配合MAX29X系列濾波器使用后的濾
波、反混濾波等連續(xù)時間低通濾波器。
???? 下面歸納一下它們的特點(diǎn)：
???? ●全部為8階低通濾波器。MAX291/MAX295為巴特沃思濾波器；MAX292/296為貝塞爾濾波
器；MAX293/294/297為橢圓濾波器。
???? ●通過調(diào)整時鐘，截止頻率的調(diào)整范圍為：0.1Hz～25kHz（MAX291/292/293*294）；
0.1Hz～kHz（MAX295/296/297）。
???? ●既可用外部時鐘也可用內(nèi)部時鐘作為截止頻率的控制時鐘。
???? ●時鐘頻率和截止頻率的比率：10∶1(MAX291/292/293/294);50∶1
(MAX295/296/297)。
???? ●既可用單+5V電源供電也可用±5V雙電源供電。
???? ●有一個獨(dú)立的運(yùn)算放大器可用于其它應(yīng)用目的。
???? ●8-pin DIP、8-pin SO和寬SO-16多種封裝。
2 管腳排列和主要電氣參數(shù)
???? MAX29X系列開頭電容濾波器的管腳排列如圖3所示。
???? 管腳功能定義如下：
???? CLK：時鐘輸入。
???? OP OUT：獨(dú)立運(yùn)放的輸出端。
???? OP INT：獨(dú)立運(yùn)放的同相輸入端。
???? OUT：濾波器輸出。
???? IN：濾波器輸入。
???? V-：負(fù)電源 。雙電源供電時搛-2.375～-5.5V之間的電壓，單電源供電時V--=-V。
???? V+：正電源。雙電源供電時V+=+2.35～+5.5V,單電源供電時V+=+4.75～+11.0V。
???? GND：地線。單電源工作時GND端必須用電源電壓的一半作偏置電壓。
???? NC：空腳，無連線。
???? MAX29X的極限電氣參數(shù)如下：
???? 電源（V+～V-）：12V
???? 輸入電壓（任意腳）：V--0.3V≤VIN≤V++0.3V
???? 連續(xù)工作時的功耗：8腳塑封DIP：727mW；8腳SO：471mW；16腳寬SO：762mW；8腳瓷封
DIP：640mW。
???? 工作溫度范圍：MAX29-C-：0℃～+70℃；MAX29-E-：-40℃～+85℃；MAX29-MJA：-55℃～+125℃；保存溫度范圍：-65℃～+160℃；焊接溫度（10秒）：+300℃；
???? 大多數(shù)的形狀電容濾波器都采用四節(jié)級連結(jié)構(gòu)，每一節(jié)包含兩個濾波器極點(diǎn)。這種方法的特點(diǎn)就是易于設(shè)計。但采用這種方法設(shè)計出來的濾波器的特性對所用元件的元件值偏差很敏感?；谝陨峡紤]，MAX29X系列用帶有相加和比例功能的開關(guān)電容持了梯形無源濾波器，這種方法保持了梯形無源濾波器的優(yōu)點(diǎn)，在這種結(jié)構(gòu)中每個元件的影響作用是對于整個頻率響應(yīng)曲線的，某元件值的誤差將會分散到所有的極點(diǎn)，因此不值像四節(jié)級連結(jié)構(gòu)那樣對某一個極點(diǎn)特別明顯的影響。