通用开关电容二阶滤波器

　　图1 为通用开关电容构建模块的基本结构，它由外接电阻和一个时钟决定占这个结构在由美国国家半导体公司开发的称为MF10的器件中被用到，其中包含了两个这样的电路。接着它被用在国家半导体公司开发的LMF100中，并成为大多数复杂开关电容滤波器的基本结构。美信公司色推出一款MF10和一款具有改进性能、檠电源供电及其他一些特性的下一代双路滤波器构建模块——MAX7490/7491系列。

　　凌特公司有一款芯片叫做LTC1067，也是MF10的下一代版本，它具各了一些重要的新特性，比如单电源供电、低噪声及宽动态范围。美信和凌特都有该结构的四路版本，可用于更复杂的滤波器。凌特公司同时还提供一路和三路的版本。

　　本节的选择指南列出了上述器件以及其他一些相似器件，更多细节在厂商的数据手册中给出，也可以从他们的网站中得到。除此之外，从厂商的网站上还可得到进行设计计算的软件。随书光盘上也包括了一个叫做FilterCAD的程序。这一个程序（来白凌特公司）有助于快速设计开关电容滤波器。输人一组参数后，程序将给出滤波器的原理图，同时提供预测的频率的向应和时间响应。

　　虽然下面的洌论和例子是基于MF10的，但其中的通用设计方程和方法闸样适用于通用开关电容滤波器的其他版本，因为本质上它们都具有相同纬构。这个电路实现了一个二阶传递函数，通过加入外接电阻，它可提供带通、低通、高通、陷波或全通输出。将其多段级联可以得到复杂度非常高的开关电容滤波器。

　　其基本配置包含一个运算放大器、一个求和节点以及两个积分器。在输人S的控制之下，与求和节点的一个输入端相接的MOS开关可被接到第二个积分器的输出或地上。取决于器件的配置，运算政大器输出端可以具有陷波、全通或高通响应。另一方面，两个积分器可提供带通和低通输出，而且在大部分的情形下，这些输出能同时被提供。

　　尽管图中没有显示，国家半导体公司开发的MF10和LMF100还需要一个频率为50或100倍中心频率的时钟。芯片的一个逻辑输入决定了时钟是50还是100倍Fo。ˉ些较新的器件还能在内部产生工个频率为数MHz的时钟，其频率正比于一个单一的外接无源器件。

　　（1）操作模式 图1所示的通用滤波器结构相当灵活，通过增加外接电阻和一个放大器叮重新配置为不同的形式。每种形式或模式都具有决定滤波器特性的独特性质。图2～图8给出了常用的一些模式。每个模式的设计公式在表1给出。

　　图1   通用二阶滤波器框图

　　图2   模式1：带通，低通，Fnotch=F。

　　图3   模式2：带通，低通，Fnotch≤Fo

　　图4   模式3：带通，低通，高通

　　图5   模式3a：使用了一个外接运算放大器的带通，低通，Fnotch

　　图6   模式4：全通，带通，低通

　　图7   模式5：分子复零点，带通，低通

　　图8   模式6a：单极点低通和高通

　　表1   各工作模式所用设计公式

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