濾波器技術(shù)簡(jiǎn)要回顧

開(kāi)關(guān)電容濾波器技術(shù)允許使用片外或片內(nèi)時(shí)鐘調(diào)整濾波器截止頻率，時(shí)鐘頻率是截止頻率的倍數(shù)。這個(gè)本來(lái)非常方便的特性，卻總是被這類濾波器的“采樣數(shù)據(jù)”的本質(zhì)弄得不方便。即這種技術(shù)總需要一個(gè)時(shí)鐘,一個(gè)在純模擬電路中的數(shù)字部分。如果電路中沒(méi)有時(shí)鐘，則必須設(shè)計(jì)一個(gè)專門的時(shí)鐘產(chǎn)生電路；如果電路中有時(shí)鐘，那么它必須被調(diào)整來(lái)提供截止頻率的整倍數(shù)，例如截止頻率的100倍。通常，這個(gè)時(shí)鐘要從電路板的數(shù)字部分引入到模擬部分，使布線變得棘手。

當(dāng)今，完全集成的開(kāi)關(guān)電容低通濾波器已經(jīng)大量出現(xiàn)。其中大多數(shù)需要外部時(shí)鐘，原因是所選擇的濾波器沒(méi)有集成時(shí)鐘，或者內(nèi)部時(shí)鐘的精度不夠。這些濾波器的截止頻率一般遠(yuǎn)小于100KHz。

RC有源濾波器具有動(dòng)態(tài)范圍寬，并且可提供比單片開(kāi)關(guān)電容濾波器高得多的截止頻率。RC有源濾波器主要由分立元件構(gòu)成：運(yùn)放、電阻和電容。隨著高速運(yùn)放的出現(xiàn)，幾MHz甚至更高頻率的截止頻率都是可以獲得的。濾波器曲線和截止頻率取決于構(gòu)成濾波器的分立無(wú)源元件的選取。

LTC公司的新型RC有源單片濾波器(LTC1562、LTC1562-2和LTC1563-X)集成了運(yùn)放、精密電容和一些電阻，為截止頻率小于300KHz的應(yīng)用提供了一種體積小巧的解決方案。對(duì)截止頻率、濾波器類型和濾波曲線可編程設(shè)定。內(nèi)部電容可調(diào)整得很精確，因而濾波效果比分立元件要精確。另外，系統(tǒng)設(shè)計(jì)者使用新版濾波器設(shè)計(jì)軟件FilterCAD3.0，可對(duì)上述IC很方便地設(shè)計(jì)出簡(jiǎn)單或復(fù)雜的濾波器函數(shù)。

完全集成一個(gè)分立元件RC有源濾波器意味著要集成所有的有源和無(wú)源元件，因此濾波器就變得無(wú)法調(diào)整。不過(guò)值得一提的是，用于某些高速應(yīng)用的可調(diào)單片模擬濾波器已經(jīng)出現(xiàn)，只不過(guò)動(dòng)態(tài)范圍小一些。其中可調(diào)的元件為跨導(dǎo)體（transconductors)或MOSFET，它們?nèi)〈擞性礊V波器中傳統(tǒng)的電阻。

對(duì)于濾波器截止頻率固定的應(yīng)用場(chǎng)合，單片模擬濾波器的截止頻率可以預(yù)先設(shè)定。它能具有分立元件RC有源濾波器的大部分優(yōu)點(diǎn)，并且去掉了笨重的、有時(shí)甚至難于獲得的外部無(wú)源元件。而且，如果信號(hào)通路是差分的，分立元件構(gòu)成的差分RC有源濾波器的設(shè)計(jì)變得復(fù)雜，于是采用完全集成的濾波器方案就十分理想了。■ (郝曉莉譯)