MAX7409/MAX7410/MAX7413/MAX7414：5階低通開關電容濾波器的卓越之選

在電子設計領域，濾波器的選擇至關重要，它直接影響著電路的性能和穩定性。今天要和大家分享的是美信（MAXIM）的 MAX7409/MAX7410/MAX7413/MAX7414 這幾款 5 階低通開關電容濾波器（SCFs），它們在低功耗后處理和抗混疊應用中表現出色，下面就對它們進行詳細剖析。

文件下載：MAX7413.pdf

一、產品概述

這系列濾波器有不同的型號，可根據工作電壓分為 +5V 供電的 MAX7409/MAX7410 和 +3V 供電的 MAX7413/MAX7414。它們僅需 1.2mA 的電源電流，卻能實現從 1Hz 到 15kHz 的截止頻率，非常適合低功耗的數模轉換器（DAC）后濾波和抗混疊應用。此外，還具備關機模式，可將電源電流降至 0.2μA。

在時鐘控制方面，提供了兩種選擇：自時鐘（通過外部電容實現）和外部時鐘，能更精確地控制截止頻率。同時，還有一個失調調整引腳，方便調整直流輸出電平。

二、濾波器類型及特點

1. Bessel 濾波器（MAX7409/MAX7413）

Bessel 濾波器的突出特點是過沖小、建立時間短。它能對所有頻率成分進行均勻延遲，有效保留階躍輸入信號的形狀（當然會對高頻信號有一定衰減）。在使用多路復用器（mux）為模數轉換器（ADC）選擇輸入信號的應用中，Bessel 濾波器的快速建立特性就顯得尤為重要。因為在新通道被選中后，置于 mux 和 ADC 之間的抗混疊濾波器必須能夠迅速穩定。

2. Butterworth 濾波器（MAX7410/MAX7414）

Butterworth 濾波器的優勢在于其通帶響應極其平坦。這一特性使其成為那些需要在整個通帶內與直流增益偏差最小的儀器儀表應用的理想選擇。

三、產品特性

1. 階數與類型

這是 5 階低通濾波器，MAX7409/MAX7413 為 Bessel 響應，MAX7410/MAX7414 為 Butterworth 響應。

2. 截止頻率可調

通過時鐘可調截止頻率，范圍為 1Hz 至 15kHz，時鐘與截止頻率的比率為 100:1，時鐘 - 截止頻率的溫度系數為 10ppm/°C。

3. 電源與功耗

單電源供電，+5V（MAX7409/MAX7410）或 +3V（MAX7413/MAX7414）。工作模式下電流僅 1.2mA，關機模式下電流低至 0.2μA，大大降低了功耗。

4. 封裝形式

采用 8 引腳的 μMAX/DIP 封裝，方便進行電路設計和焊接。

5. 輸出偏移小

輸出偏移電壓低至 ±4mV，保證了輸出信號的準確性。

四、電氣特性

不同型號的濾波器在電氣特性上有一些細微差異，但總體來說都表現出色。例如，在頻率響應方面，截止頻率范圍為 0.001 至 15kHz；在總諧波失真加噪聲（THD + N）方面，不同型號和輸入條件下都能達到 - 78dB 至 - 85dB 左右的良好水平。

由于暫時未能從文庫搜索到相關內容，我們先繼續對文檔進行分析。在電源要求方面，不同型號有相應的供電電壓范圍，如 MAX7409/MAX7410 的供電電壓為 4.5V 至 5.5V，MAX7413/MAX7414 的供電電壓為 2.7V 至 3.6V。同時，電源抑制比（PSRR）能達到 70dB，保證了在電源電壓波動時輸出的穩定性。

五、引腳說明

大家在實際設計中，要根據這些引腳的功能合理連接電路，以確保濾波器能正常工作。

六、應用信息

1. 失調和共模輸入調整

COM 引腳用于設置共模輸入電壓，內部通過電阻分壓器偏置在電源中點。若不需要失調調整，可將 OS 連接到 COM；若需要調整，可通過電阻分壓器網絡向 OS 施加外部偏置電壓。輸出電壓可通過公式 (V{OUT}=(V{IN}-V{COM}) + V{OS}) 計算，其中 (V{COM}=V{DD}/2)（典型值）。

2. 電源供應

MAX7409/MAX7410 使用單 +5V 電源，MAX7413/MAX7414 使用單 +3V 電源，VDD 需用 0.1μF 電容旁路到 GND。若需要雙電源供電（MAX7409/MAX7410 為 ±2.5V，MAX7413/MAX7414 為 ±1.5V），可將 COM 連接到系統地，GND 連接到負電源。

3. 輸入信號幅度范圍

最佳輸入信號范圍可通過觀察在給定截止頻率下總諧波失真加噪聲最小的電壓電平來確定。文檔中給出了不同型號的總諧波失真加噪聲與輸入信號峰 - 峰值幅度變化的關系圖，大家在設計時可以參考這些圖表來確定合適的輸入信號幅度。

4. 抗混疊和 DAC 后濾波

在用于抗混疊或 DAC 后濾波時，要使 DAC（或 ADC）和濾波器的時鐘同步，否則拍頻會混疊到所需的通帶內，影響濾波效果。

5. 諧波失真

濾波器內部的非線性會產生諧波失真，文檔中給出了不同型號在不同時鐘頻率、輸入頻率和輸入信號幅度下的典型諧波失真值。大家可以根據具體的應用需求，選擇諧波失真較小的型號和合適的工作參數。

七、訂購信息

這系列濾波器根據溫度范圍和封裝形式有多種選擇，如 MAX7409 CUA（0°C 至 +70°C，8 μMAX 封裝）、MAX7413EUA（ - 40°C 至 +85°C，8 μMAX 封裝）等，大家可以根據自己的實際需求進行選擇。

綜上所述，MAX7409/MAX7410/MAX7413/MAX7414 這幾款 5 階低通開關電容濾波器在性能、功耗、靈活性等方面都有出色的表現，能滿足不同電子設計的需求。大家在實際應用中，是否遇到過類似濾波器的選型和使用問題呢？歡迎在評論區分享交流。