Doug La Porte

LTC?1563 系列連續時間、單片式濾波器產品將低通濾波器設計簡化為一個簡單的電阻器值計算：

R = 10k ? （256kHz/fC)

其中
R = 電阻值，單位為歐姆
fC= 濾波器的截止頻率，單位為赫茲
（256Hz ≤ fC≤ 256kHz）

就是這么簡單。借助任何基本計算器（或計算尺），過濾器只需幾秒鐘即可完成。

利用 LTC1563，不僅設計過程輕松，而且最終結果是一個易于構建的電路，該電路完全指定用作濾波器 — 而不僅僅是運放、電阻器或電容器。此外，布局靈敏度降至最低，您只需指定一個無源元件 — 電阻器。

低通濾波器——傳統方法

濾波器設計通常被視為一個神秘的、令人生畏的數學過程。通常通過使用帶有系列零件設計表的濾波書，然后進行頻率和阻抗縮放來避免復雜的微分方程和橢圓積分。昂貴的CAD程序可以幫助完成大部分工作，但這些工具并不總是可用的。最終設計需要運算放大器以及多個電阻和電容值。

設計過濾器后，仍有幾個組件、性能和布局問題需要解決。哪種電容器類型最好？電路將具有多大的動態范圍？布局寄生效應的影響是什么？必須回答所有這些問題才能創建完成且堅固的設計。

低通濾波器 — LTC1563 方法

利用 LTC1563 設計低通濾波器輕而易舉。LTC1563 系列目前有兩個器件 — LTC1563-2 和 LTC1563-3。LTC1563-2 被配置為提供一個單位增益、四階巴特沃茲低通濾波器，其中截止頻率 （fC） 由單個電阻值設置（需要六個電阻來形成濾波器，但它們的值都相同）。類似地，LTC1563-3 提供了一個單位增益、四階貝塞爾低通濾波器，其中的截止頻率也由單個電阻器值設定。電阻值由上述簡單公式計算。

圖 1 示出了采用 LTC1563-X 的典型單電源應用的原理圖。LTC1563-2 （巴特沃思） 和 LTC1563-3 （貝塞爾） 的頻率響應，截止頻率為 100kHz 如圖 2 所示。階躍響應如圖3所示。通常選擇巴特沃茲響應是因為其平坦的通帶增益（從直流到接近截止頻率）和相當尖銳的拐角。貝塞爾酒店 犧牲角落清晰度，獲得完美的步進響應，而不會產生過沖和振鈴。

圖1.典型的LTC1563-X單電源應用。

圖2.100kHz貝塞爾和巴特沃茲濾波器的頻率響應。

圖3.100kHz貝塞爾和巴特沃茲濾波器的階躍響應。

設計簡單，不犧牲性能

LTC1563-X 的設計過程簡單并不意味著濾波器的性能會受到影響。這些部件都是經過充分表征的濾波器產品，保證了濾波器的噪聲、失真和動態 范圍性能都是眾所周知的。根據信號電平和帶寬，LTC1563-X 提供了一個約 90dB 的動態范圍，從而使這些器件適合于 16 位數據采集系統。此外，LTC1563-X 還支持采用 2.7V 至 ±5V 電源電壓的軌至軌輸入和輸出操作。LTC1563-X 還具有一個 1.5mV 的典型輸出 DC 失調和一個 10μV/°C 的輸出 DC 失調漂移。 低頻應用（fC≤ 25.6kHz）可以利用該器件的低功耗模式，在該模式下，電源電流降至約1mA。

LTC1563-X 采用窄體 16 引腳 SSOP 封裝 （SO-8 占位面積）。該器件的引腳排列使布局變得簡單，因此基本上消除了走線寄生效應。這些特性與 LTC1563-X 的 2% 頻率準確度相結合，造就了一個緊湊、一致和穩健的濾波器。最后，您可以獲得所需的濾波器，具有已知的動態范圍和最小的生產變化 - 這并不奇怪。

還包括帶增益的切比雪夫濾波器

盡管 LTC1563-X 的配置導致了上述易于設計的濾波器，但這些器件的拓撲結構只需使用不等值的電阻器即可實現完全的傳遞函數自由度。

LTC1563-X 由兩個級聯的二階濾波器組成，以構成一個四階濾波器 （這些部分相似但不完全相同）。二階截面在數學上由三個參數定義：增益、f或頻率和 Q 值。LTC1563-X 的每個部分都需要三個電阻器來構成二階部分。每個增益，f或Q 三元組對應于獨特的 3 電阻解決方案。憑借這種設計靈活性，幾乎 任何全極點濾波器都是可以獲得的。LTC1563-X 還可級聯以形成 8 階濾波器。此外，通過一個額外的電阻和一個電容，可以構建奇次濾波器（例如，一個帶有一個部件的五階濾波器）。

圖4所示為截止頻率為0kHz、通帶增益為1dB的150.10dB紋波Chbyshev濾波器的原理圖。這只是 LTC1563-X 可實現的多種濾波器設計的一個示例。這些其他傳遞函數（不是單位增益、四階巴特沃斯或貝塞爾）的設計有點復雜。獲得良好、可靠的設計的最佳方法是使用 凌力爾特的 FilterCAD 過濾器設計軟件（3.0 或更高版本）.

圖4.0.1dB、150kHz、切比雪夫低通濾波器，直流增益為10dB。

結論

LTC?1563 系列濾波器產品以極少的設計工作量提供了無憂的結果。憑借其易用性、一致的結果和設計靈活性，LTC1563 可能是滿足所有 過濾器應用程序。

審核編輯：郭婷