開關(guān)電容濾波器 （SCF） 以易用性而聞名。它們精度高，無需外部元件，并在所有指定的工作條件下保持可預(yù)測的響應(yīng)。對于集成電路 SCF，其緊密匹配和調(diào)整的內(nèi)部電容器產(chǎn)生與外部時鐘頻率成比例的固定頻率和相位響應(yīng)。

為了構(gòu)建陷波（帶抑制）或通帶響應(yīng)，需要更靈活的通用濾波器。通用濾波器（SCF 或連續(xù)時間類型）允許低通、高通、帶通或帶阻響應(yīng)的任意組合，但它們每個成本為 3 至 10 美元（1k 個），采用 14 至 16 引腳 DIP 或大型表面貼裝封裝。它們通常需要雙電壓電源。

另一方面，圖1所示的低通SC濾波器具有支持陷波濾波器配置的功能。這款五階巴特沃茲低通濾波器采用單電源供電，具有軌到軌I/O，采用纖巧的8引腳μMAX?封裝，尺寸僅為8引腳SO的一半，成本不到1.50美元。其內(nèi)部架構(gòu)（圖2）具有類似于模擬信號處理級中用于產(chǎn)生反饋誤差的求和節(jié)點(diǎn)。操作時，它低通過濾數(shù)量（V在? V.COM） 并添加 V操作系統(tǒng)在輸出：

VOUT = (VIN ? VCOM) LPF + VOS,

其中（通常）V.COM= VDD/2.

圖1.這些簡單的連接產(chǎn)生帶阻（陷波）濾波器響應(yīng)。

圖2.對IC內(nèi)部的節(jié)點(diǎn)求和（圖1）添加一個VDD/2共模電壓和外部施加的失調(diào)電壓。

因此，該器件在輸入端增加共模電壓（COM），在中間電源處通過內(nèi)部電阻分壓器進(jìn)行偏置，并且（對于需要失調(diào)調(diào)整或直流電平轉(zhuǎn)換的應(yīng)用）在輸出端增加一個外部偏置電壓（OS）。

為了獲得陷波響應(yīng)，圖1中的輸入信號和輸入都施加到OS，因此這兩個信號在輸出端相加。操作系統(tǒng)的頻率限制在大約 100kHz。在低頻下，輸出幅度等于|V在+ V操作系統(tǒng)|= 2 |V在|. 在LPF相位響應(yīng)變化180°的頻率下，兩個信號的總和接近于零，從而產(chǎn)生陷波頻率。（1Hz至10kHz的陷波頻率很容易實(shí)現(xiàn)。在較高頻率下，只有OS信號通過輸出。

圖3a顯示了400Hz陷波和47.5kHz時鐘頻率的濾波器響應(yīng)。Q值為1.7，中心頻率衰減約為?50dB。

通帶中的紋波限制了陷波深度，因此IC1的低通配置中的平坦通帶適合此應(yīng)用。180° 偏移發(fā)生在 0.85f 處C，使響應(yīng)在前陷波和后陷波頻率之間平滑地?6dB過渡（圖3b）?？捎幂斎霂挒?（f時鐘-f時鐘/100），由于 f 之間的比率為 100：1C和時鐘頻率。與所有采樣系統(tǒng)一樣，必須注意避免輸入信號混疊。

圖3.將47.5kHz時鐘頻率施加到圖1電路上，會產(chǎn)生一個400Hz陷波濾波器，（a）陷波深度為50dB，（b）Q為1.7。

審核編輯：郭婷