LTC1061高性能三重通用滤波器构建模块：特性、应用与设计指南

在电子工程师的日常工作中，滤波器的设计和应用是一个关键领域。今天我们要深入探讨的是Linear Technology Corporation的LTC1061高性能三重通用滤波器构建模块，它在众多应用场景中展现出了卓越的性能。

文件下载：LTC1061ACN#PBF.pdf

一、LTC1061的特性亮点

1. 集成与功能强大

LTC1061将三个高性能通用滤波器构建模块集成在一个封装中，能够实现高达6阶的滤波功能。其中心频率范围可达35kHz，((f_{0} ×Q)) 乘积最高可达1MHz，这使得它在处理不同频率信号时具有很大的灵活性。

2. 稳定性与低噪声

该器件在温度变化时能保证中心频率和Q值的准确性，同时具有低偏移电压。其信号 - 噪声比达到90dB，能有效减少噪声干扰，为信号处理提供了高质量的环境。

3. 电源适应性与低功耗

LTC1061可以在单4.7V电源下工作，也能在±8V的双电源下保证滤波器的性能。在单5V电源下，它的功耗较低，适合对功耗有要求的应用场景。

4. 时钟兼容性与封装选择

时钟输入与 (T^{2} ~L) 和CMOS兼容，并且提供20引脚DIP和20引脚SO宽封装两种选择，方便工程师根据实际需求进行设计。

二、应用领域广泛

1. 高阶、宽频带滤波器

可用于设计高阶、宽频率范围的带通、低通和陷波滤波器，满足不同频率信号的处理需求。

2. 低功耗、时钟可调滤波器

在低功耗应用中，单5V电源下的时钟可调滤波器设计是其一大优势，能够根据实际情况灵活调整滤波器的性能。

3. 跟踪滤波器与抗混叠滤波器

在需要跟踪信号频率变化或防止信号混叠的场景中，LTC1061也能发挥重要作用。

三、技术参数详解

1. 绝对最大额定值

• 电源电压：最大为18V。
• 功耗：最大为500mW。
• 工作温度范围：不同型号有所不同，如LTC1061AC、LTC1061C为 - 40°C ≤ (T{A}) ≤ 85°C；LTC1061AM、LTC1061M为 - 55°C ≤ (T{A}) ≤ 125°C。
• 存储温度范围： - 65°C至150°C。
• 引脚温度（焊接，10秒）：300°C。

2. 电气特性

• 中心频率范围：根据不同的工作模式和电源电压，中心频率范围有所不同。例如，在 (f{O} × Q ≤ 175kHz) 、Mode 1、(V{S}= ±7.5V) 时，中心频率范围为0.1 - 35kHz。
• 时钟 - 中心频率比：不同模式和条件下，时钟与中心频率的比值也不同。如LTC1061A在特定条件下，该比值为50±0.6% 或100±0.6%。
• Q值精度：在不同模式和频率条件下，Q值精度有所差异，一般在±2% - ±3%之间。

四、引脚描述与应用提示

1. 电源引脚（Pins 10, 15）

电源引脚应使用0.1µF的陶瓷圆盘电容进行旁路，推荐使用低噪声、非开关电源。该器件可以在单5V电源或双电源下工作，绝对最大工作电源电压为±9V。

2. 时钟和电平转换引脚（Pins 8, 9）

当LTC1061使用对称双电源时，电平转换引脚9应连接到模拟地；在单5V电源工作时，电平转换引脚应连接到系统地。时钟引脚的典型逻辑阈值电平会根据电源电压和温度范围有所变化，推荐的输入时钟占空比为50%。

3. (S 1{A}) (S 1{B}) 引脚（Pins 5, 16）

这是电压输入引脚，如果使用，应使用源阻抗低于5kΩ的信号驱动；不使用时，应连接到模拟地引脚6。

4. 模拟地引脚（Pin 6）

在双电源工作时，引脚6应连接到系统地；在单正电源工作时，模拟地引脚应连接到1/2电源。

5. 50/100/Hold引脚（Pin 7）

通过将引脚7连接到 (V^{+}) ，滤波器以50:1的时钟 - 中心频率比工作；当引脚7处于中间电源时，以100:1的比例工作。当引脚7短路到负电源引脚时，滤波器停止工作，带通和低通输出作为采样保持电路。

6. 时钟馈通

时钟馈通是指时钟频率在器件输出引脚出现的幅度，主要取决于电源的大小，与输入时钟电平、时钟频率和工作模式无关。

五、工作模式分析

1. 主要模式

• Mode 1：外部时钟频率与每个二阶部分的中心频率比内部固定为50:1或100:1。可用于制作高阶Butterworth低通滤波器、低Q陷波滤波器以及级联二阶带通函数。
• Mode 3：该比例可以在50:1或100:1上下调整，是经典的状态变量配置，可提供高通、带通和低通二阶滤波功能。但由于输入放大器在谐振回路内，其相移会影响滤波器的高频操作，因此速度比Mode 1慢。

2. 次要模式

• Mode 1b：从Mode 1派生而来，通过添加两个额外的电阻R5和R6，可以调整滤波器时钟 - 中心频率比，同时保持Mode 1的速度优势。
• Mode 3a：是Mode 3的扩展，通过两个外部电阻 (R{h}) 和 (R{1}) 将高通和低通输出相加，创建陷波功能，非常灵活。
• Mode 2：是Mode 1和Mode 3的组合，时钟 - 中心频率比总是小于50:1或100:1，对电阻容差的敏感度较低。

六、输出噪声与偏移

1. 输出噪声

LTC1061输出的宽带RMS噪声几乎与时钟频率无关，在±2.5V电源下工作时噪声更低。带通和低通输出的噪声大致随 (sqrt{Q}) 增加，当通过外部电阻改变时钟 - 中心频率比超过内部设定的100:1或50:1时，噪声会以平方根的方式增加。

2. 输出偏移

滤波器带通输出的直流偏移始终等于 (Vos3) ，其余两个输出（陷波和低通）的直流偏移取决于工作模式和外部电阻比。一般来说，当Q值降低或 ((f{CLK} / f{0})) 比超过100:1时，输出直流偏移会增加。

七、封装信息

LTC1061提供J、N和SW三种封装，不同封装在尺寸、引脚布局等方面有所差异，工程师可以根据实际应用场景和PCB设计要求进行选择。

八、相关部件

与LTC1061相关的部件包括LTC1068、LTC1562和LTC1562 - 2等，它们在功能和性能上各有特点，可根据具体需求进行搭配使用。

在实际设计中，工程师需要根据具体的应用场景和性能要求，合理选择LTC1061的工作模式、电源配置和外部元件参数，以实现最佳的滤波效果。你在使用LTC1061的过程中遇到过哪些问题呢？欢迎在评论区分享你的经验和见解。