LT1568：高效靈活的有源 RC 濾波器構(gòu)建模塊

在電子設(shè)計(jì)領(lǐng)域，濾波器的性能對(duì)于信號(hào)處理至關(guān)重要。今天我們就來深入了解一下 Linear Technology 公司的 LT1568，這是一款易于使用的有源 RC 濾波器構(gòu)建模塊，具備多種出色特性，適用于眾多應(yīng)用場(chǎng)景。

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一、產(chǎn)品概述

LT1568 擁有軌到軌輸入和輸出，其內(nèi)部電容和低噪聲運(yùn)算放大器的增益帶寬積經(jīng)過微調(diào)，能實(shí)現(xiàn)一致且可重復(fù)的濾波器響應(yīng)。它在單 3V 電源下中心頻率可達(dá) 10MHz，通過單個(gè)電阻值就能設(shè)置低通截止頻率（200kHz ≤ (f_{C}) ≤ 5MHz），使用不同阻值電阻還能擴(kuò)展截止頻率至 10MHz。

二、主要特性

2.1 低噪聲與高靈活性

• 低噪聲：支持超過 90dB 的信噪比，能有效減少信號(hào)中的噪聲干擾，為高質(zhì)量信號(hào)處理提供保障。
• 高靈活性：使用不等值外部電阻，兩個(gè) 2 階部分可創(chuàng)建不同頻率響應(yīng)或增益，還可級(jí)聯(lián)形成單 4 階濾波器，實(shí)現(xiàn)可編程響應(yīng)。此外，它還能作為帶通濾波器使用。

2.2 豐富功能

• 多種濾波器配置：可實(shí)現(xiàn)單 4 階低通濾波器或匹配的 2 階低通濾波器對(duì)。
• 信號(hào)轉(zhuǎn)換：支持單端到差分信號(hào)轉(zhuǎn)換，可直接驅(qū)動(dòng)高速 A/D 轉(zhuǎn)換器。
• 電源適應(yīng)性：能在單 3V（最小 2.7V）到 ±5V 電源下工作，軌到軌輸入和輸出電壓范圍，適應(yīng)不同電源環(huán)境。
• 關(guān)斷模式：關(guān)斷模式下，5V 電源時(shí)電源電流可降至約 0.5mA，有助于降低功耗。

三、絕對(duì)最大額定值

四、電氣特性

4.1 電源相關(guān)特性

• 電源電流：不同電源電壓下，電源電流有所不同。例如，3V 電源時(shí)典型值為 24mA，5V 電源時(shí)典型值為 26mA，±5V 電源時(shí)典型值為 28mA。關(guān)斷模式下，不同電源電壓對(duì)應(yīng)的關(guān)斷電源電流也不同。
• 輸出電壓擺幅：在不同電源電壓和負(fù)載電阻條件下，輸出電壓擺幅有相應(yīng)規(guī)定。

4.2 放大器相關(guān)特性

• 運(yùn)算放大器輸入失調(diào)電壓：不同電源電壓下，輸入失調(diào)電壓范圍不同。
• 反相器輸出失調(diào)電壓：同樣受電源電壓影響。
• 運(yùn)算放大器輸入偏置電流：在不同電源電壓下有不同的典型值和最大值。

4.3 濾波器相關(guān)特性

• 截止頻率范圍：在不同電源電壓下，截止頻率范圍為 0.2MHz 到 10MHz。
• 截止頻率溫度系數(shù)：典型值為 ±1ppm/°C，保證了濾波器在不同溫度環(huán)境下的穩(wěn)定性。
• 濾波器增益：不同測(cè)試頻率和截止頻率下，濾波器增益有相應(yīng)的數(shù)值范圍。
• 總諧波失真：在不同截止頻率和輸入信號(hào)條件下，總諧波失真也有所不同。

五、引腳功能

5.1 電源引腳

• (V^{+})（引腳 1、16）：正電源電壓引腳，需用 0.1μF 電容旁路到合適的模擬接地平面。
• (V^{-})（引腳 8、9）：負(fù)電源電壓引腳，雙電源系統(tǒng)中用 0.1μF 電容旁路到 GND，單電源系統(tǒng)中連接到接地平面。

5.2 輸入輸出引腳

• INVA、INVB（引腳 2、15）：反相輸入引腳，高阻抗，易受信號(hào)耦合影響，印刷電路連接應(yīng)盡量短。
• OUTA、OUTB（引腳 4、13）：低通輸出引腳，可驅(qū)動(dòng) 400Ω 和 30pF 的負(fù)載。
• (OUTA)、(OUTB)（引腳 5、12）：OUTA 和 OUTB 的反相輸出引腳，同樣可驅(qū)動(dòng) 400Ω 和 30pF 的負(fù)載。

5.3 其他引腳

• SA、SB（引腳 3、14）：求和引腳，外部電阻應(yīng)靠近此引腳以減少雜散電容。
• GNDA（引腳 6）：A 部分的共模參考電壓引腳，雙電源系統(tǒng)中連接到模擬接地平面，單電源系統(tǒng)中需進(jìn)行相應(yīng)處理。
• GNDB（引腳 11）：B 部分的共模參考電壓引腳，使用方式與 GNDA 類似。
• EN（引腳 10）：使能引腳，高電平或開路時(shí)進(jìn)入關(guān)斷狀態(tài)，需連接到合適電壓以正常工作。

六、應(yīng)用信息

6.1 電源連接

LT1568 可使用單電源或雙電源供電。雙電源供電時(shí)，建議添加肖特基二極管鉗位，以防止因電源極性或上電順序問題損壞器件。同時(shí)，使用接地平面有助于減少噪聲和雜散成分，保證信號(hào)完整性和頻率響應(yīng)準(zhǔn)確性。

6.2 簡(jiǎn)單濾波器實(shí)現(xiàn)

通過連接三個(gè)外部電阻，LT1568 的基本 2 階濾波器模塊具有特定的低通傳遞函數(shù)。內(nèi)部電容典型值為 (C1 = 105.7pF)，(C2 = 141.3pF)。

6.3 濾波器設(shè)計(jì)

文檔提供了多種濾波器設(shè)計(jì)示例，包括 2 階和 4 階低通濾波器，如 Butterworth、Chebyshev 和 Bessel 濾波器，并給出了不同截止頻率對(duì)應(yīng)的外部電阻值表。若所需截止頻率不在表中，可通過插值方法計(jì)算電阻值。

七、典型應(yīng)用

7.1 幅度和相位匹配的雙 Butterworth 2.5MHz 低通濾波器

該濾波器采用單 3V 電源供電，具有差分輸出，能有效實(shí)現(xiàn)信號(hào)的低通濾波。

7.2 4 階帶通濾波器

中心頻率為 10MHz，-3dB 通帶為 (f_{CENTER} / 5.4)，可用于特定頻率范圍的信號(hào)濾波。

八、相關(guān)部件

文檔還列出了一些相關(guān)部件，如 LTC1563、LTC1565 - 31、LTC1566 - 1 等，它們?cè)诓煌臑V波器設(shè)計(jì)中各有特點(diǎn)，為工程師提供了更多的選擇。

總之，LT1568 是一款功能強(qiáng)大、性能出色的有源 RC 濾波器構(gòu)建模塊，在高速數(shù)據(jù)通信系統(tǒng)、視頻信號(hào)處理等領(lǐng)域具有廣泛的應(yīng)用前景。工程師們?cè)谠O(shè)計(jì)過程中，可以根據(jù)具體需求充分發(fā)揮其特性，實(shí)現(xiàn)高質(zhì)量的濾波器設(shè)計(jì)。你在使用 LT1568 或其他濾波器時(shí)遇到過哪些問題呢？歡迎在評(píng)論區(qū)分享。