線性科技LTC1060：通用雙濾波器構建模塊的卓越性能與應用

在電子工程師的日常設計中，濾波器的選擇至關重要。今天，我們將深入探討線性科技（Linear Technology）的LTC1060通用雙濾波器構建模塊，它在眾多應用場景中展現(xiàn)出了卓越的性能。

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一、LTC1060的特性亮點

1. 供電與頻率靈活性

LTC1060支持±2.37V至 ±8V的單電源或雙電源供電。在 ±2.5V電源下，具備低功耗和88dB的動態(tài)范圍；而在 ±5V電源時，工作頻率最高可達30kHz。這使得它能夠適應不同的電源環(huán)境和頻率需求，為設計提供了高度的靈活性。

2. 頻率與精度保障

其中心頻率Q乘積最高可達1.6MHz，并且在不同溫度下，時鐘到中心頻率的精度有明確保障，如LTC1060A為0.3%，LTC1060為0.8%。同時，Q值精度在溫度變化時也能得到保證，這對于需要精確濾波的應用來說尤為關鍵。

3. 低溫度系數(shù)與低串擾

Q值和中心頻率的溫度系數(shù)較低，串擾僅70dB，確保了濾波器在不同溫度環(huán)境下的穩(wěn)定性和信號的純凈度。

4. 時鐘兼容性

時鐘輸入與TTL和CMOS兼容，方便與各種數(shù)字電路接口，降低了設計的復雜度。

二、應用領域廣泛

1. 電源濾波器

可用于單5V電源的中頻濾波器，在這種應用中，它能以低功耗實現(xiàn)高效的濾波功能，適合對功耗有嚴格要求的設備。

2. 高Q值與高動態(tài)范圍濾波器

可構建非常高Q值和高動態(tài)范圍的帶通、陷波濾波器，滿足對信號選擇性和動態(tài)性能要求較高的應用場景，如通信系統(tǒng)中的信號處理。

3. 跟蹤與電信濾波器

在跟蹤濾波器和電信濾波器中也能發(fā)揮重要作用，為通信設備提供穩(wěn)定可靠的濾波性能。

三、內部結構與工作原理

LTC1060由兩個高性能的開關電容濾波器組成。每個濾波器與2至5個電阻配合，能夠實現(xiàn)各種二階濾波功能，如低通、帶通、高通、陷波和全通。這些功能的中心頻率可以通過外部時鐘或外部時鐘與電阻比進行調節(jié)。通過級聯(lián)兩個濾波器模塊，還可以實現(xiàn)高達四階的全雙二次函數(shù)，并且能夠形成任何經典的濾波器配置，如巴特沃斯、切比雪夫、貝塞爾、考爾等。

它采用了線性科技的增強型LTCMOS?硅柵工藝制造，這使得它具有低失調、高動態(tài)范圍、高中心頻率Q乘積和出色的溫度穩(wěn)定性等優(yōu)點。

四、性能參數(shù)剖析

1. 絕對最大額定值

不同型號的LTC1060在工作溫度范圍上有所不同，如LTC1060AC/LTC1060C為 -40°C至85°C，LTC1060AM/LTC1060M為 -55°C至125°C。存儲溫度范圍為 -65°C至150°C，引腳焊接溫度（10秒）為300°C。在設計時，必須嚴格遵循這些參數(shù)，以確保器件的可靠性和壽命。

2. 電氣特性

在不同電源電壓下，LTC1060的中心頻率范圍、時鐘到中心頻率比、Q值精度、溫度系數(shù)等參數(shù)各不相同。例如，在 ±5V電源下，中心頻率范圍在不同條件下有所變化；時鐘到中心頻率比方面，LTC1060A和LTC1060在不同模式和頻率下也有不同的精度表現(xiàn)。這些參數(shù)的差異需要工程師根據(jù)具體的設計需求進行選擇和調整。

五、引腳說明與應用要點

1. 電源引腳

(V^{+} A) 和 (V^{+} D) （引腳7和8）以及 (V^{-} A) 和 (V^{-} D) （引腳14和13）分別為模擬和數(shù)字正、負電源引腳。在大多數(shù)情況下，引腳7和8應連接在一起，并通過0.1μF的陶瓷圓盤電容器進行旁路，引腳13和14同理。如果設備工作在高數(shù)字噪聲環(huán)境中，電源引腳可以單獨旁路。

2. 時鐘輸入與電平轉換

電平轉換（LSh）引腳9用于適應TTL或CMOS時鐘電平。在不同電源條件下，引腳9的連接方式有所不同。輸入時鐘引腳（10、11）共享同一電平轉換引腳，時鐘邏輯閾值電平在溫度變化時通常比LSh引腳電位高1.5V ± 0.1V，輸入時鐘的占空比應接近50%。

3. 50/100/Hold引腳

引腳12的連接方式決定了濾波器的工作模式。連接到 (V^{+} A) 和 (V^{+} D) 時，濾波器工作在50:1模式；連接到1/2電源（即AGND電位）時，工作在100:1模式；短接到負電源引腳時，濾波器停止工作，帶通和低通輸出作為采樣保持電路。

4. 其他引腳

(S 1{A}) 、 (S 1{B}) （引腳5和16）為電壓信號輸入引腳，使用時源阻抗應低于5kΩ，可用于改變CLK到中心頻率的比率或實現(xiàn)全通濾波器配置。(S_{A / B}) （引腳6）的高低電平狀態(tài)影響濾波器的工作模式和噪聲性能。AGND（引腳15）在雙電源工作時應連接到系統(tǒng)地，單正電源工作時應連接到1/2電源并旁路0.1μF電容器。

六、模式與應用實例

1. 工作模式

LTC1060主要有三種工作模式：模式1、模式2和模式3，以及它們的派生模式。模式1中，輸入放大器在諧振回路之外，速度較快，適用于需要高速處理的應用；模式2和模式3中，輸入放大器及其反饋電阻成為諧振回路的一部分，速度相對較慢，但模式2的通用性較強，模式3則是最通用和有用的模式，可用于級聯(lián)二階部分以獲得高階橢圓濾波器。

2. 應用實例

• 模式1c可通過級聯(lián)兩個LTC1060的部分來實現(xiàn)一個時鐘可調的四階1dB波紋帶通切比雪夫濾波器，中心頻率與帶寬比為20:1。
• 模式3a與模式3結合可制作四階帶通濾波器，通過外部運算放大器優(yōu)化輸出節(jié)點的動態(tài)特性，實現(xiàn)高達20kHz中心頻率的穩(wěn)定性能。
• 模式3a與模式2b結合可創(chuàng)建一個四階帶阻橢圓濾波器，無需外部運算放大器，實現(xiàn)了44dB的抑制和9/1的0dB帶寬與阻帶帶寬比。

七、偏移與輸出噪聲

1. 偏移問題

開關電容積分器通常比分立RC積分器具有更高的輸入偏移，這些偏移主要是由于CMOS開關的電荷注入到積分電容中，且與溫度無關。內部運算放大器的偏移也會增加整體偏移，因此開關電容濾波器的直流輸出偏移通常比分立有源濾波器高。LTC1060的等效輸入偏移 (Vos1) 、 (V{OS 2}) 、 (V{OS 3}) 都經過100%測試，當 (S{A / B}) 引腳短接到負電源時， (V{OS 2}) 的值會減小，同時噪聲也會降低20%至30%。

2. 輸出噪聲

LTC1060輸出的寬帶RMS噪聲幾乎與時鐘頻率無關，只要時鐘本身不成為噪聲源。在 ±2.5V電源下，噪聲會略有降低。帶通和低通輸出的噪聲在高Q值時會增加。

八、封裝選擇

LTC1060提供了多種封裝選項，包括20引腳PDIP（N包裝）、20引腳CERDIP（J包裝，已過時）和20引腳塑料小外形（SW包裝）。不同的封裝適用于不同的應用場景和安裝要求，工程師需要根據(jù)實際情況進行選擇。

線性科技的LTC1060是一款功能強大、性能卓越的通用雙濾波器構建模塊。它在供電靈活性、頻率精度、溫度穩(wěn)定性等方面表現(xiàn)出色，適用于多種應用領域。然而，在使用過程中，工程師需要仔細考慮其引腳連接、工作模式、偏移和噪聲等問題，以充分發(fā)揮其優(yōu)勢，實現(xiàn)理想的濾波效果。大家在實際設計中有沒有遇到類似濾波器應用的難題呢？歡迎交流分享。