開關電容濾波器 (SCF) 以易用性而聞名。它們精度高,無需外部元件,并在所有指定的工作條件下保持可預測的響應。對于集成電路 SCF,其緊密匹配和調整的內部電容器產生與外部時鐘頻率成比例的固定頻率和相位響應。
為了構建陷波(帶抑制)或通帶響應,需要更靈活的通用濾波器。通用濾波器(SCF 或連續時間類型)允許低通、高通、帶通或帶阻響應的任意組合,但它們每個成本為 3 至 10 美元(1k 個),采用 14 至 16 引腳 DIP 或大型表面貼裝封裝。它們通常需要雙電壓電源。
另一方面,圖1所示的低通SC濾波器具有支持陷波濾波器配置的功能。這款五階巴特沃茲低通濾波器采用單電源供電,具有軌到軌I/O,采用纖巧的8引腳μMAX?封裝,尺寸僅為8引腳SO的一半,成本不到1.50美元。其內部架構(圖2)具有類似于模擬信號處理級中用于產生反饋誤差的求和節點。操作時,它低通過濾數量(V在? V.COM) 并添加 V操作系統在輸出:
VOUT = (VIN ? VCOM) LPF + VOS,
其中(通常)V.COM= VDD/2.
圖1.這些簡單的連接產生帶阻(陷波)濾波器響應。
圖2.對IC內部的節點求和(圖1)添加一個VDD/2共模電壓和外部施加的失調電壓。
因此,該器件在輸入端增加共模電壓(COM),在中間電源處通過內部電阻分壓器進行偏置,并且(對于需要失調調整或直流電平轉換的應用)在輸出端增加一個外部偏置電壓(OS)。
為了獲得陷波響應,圖1中的輸入信號和輸入都施加到OS,因此這兩個信號在輸出端相加。操作系統的頻率限制在大約 100kHz。在低頻下,輸出幅度等于|V在+ V操作系統|= 2 |V在|. 在LPF相位響應變化180°的頻率下,兩個信號的總和接近于零,從而產生陷波頻率。(1Hz至10kHz的陷波頻率很容易實現。在較高頻率下,只有OS信號通過輸出。
圖3a顯示了400Hz陷波和47.5kHz時鐘頻率的濾波器響應。Q值為1.7,中心頻率衰減約為?50dB。
通帶中的紋波限制了陷波深度,因此IC1的低通配置中的平坦通帶適合此應用。180° 偏移發生在 0.85f 處C,使響應在前陷波和后陷波頻率之間平滑地?6dB過渡(圖3b)。可用輸入帶寬為 (f時鐘-f時鐘/100),由于 f 之間的比率為 100:1C和時鐘頻率。與所有采樣系統一樣,必須注意避免輸入信號混疊。
圖3.將47.5kHz時鐘頻率施加到圖1電路上,會產生一個400Hz陷波濾波器,(a)陷波深度為50dB,(b)Q為1.7。
審核編輯:郭婷
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