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1滤波芯片MAX267AE在模拟信号处理中的应用作者：puhonger摘要：介绍目前市场上常见的一种开关电容带通滤波芯片MAX267AE。详细说明其功能参数，并举例说明其中心频率设计为50HZ时的使用方法。同时给出用此芯片多级串联组成的多级带通滤波器的设计及其放大倍数的计算方法。关键词：中心频率品质因数MAX267AE引言传统的模拟信号处理环节采用运算放大器和电阻、电容通过参数匹配搭接而成，在使用过程中发现存在以下问题：a.滤波环节输出信号中心偏移，导致信号采样计算误差加大。b.滤波环节放大倍数不一致，导致显示不准确，不能完全指导调试。c.模拟信号处理环节需调节电位器纵多，调试人员工作量加大。d.滤波环节的固有误差和调试人员随机误差增加了SVC装置补偿效果的随机性。以上a、b问题可通过增加放大环节进行调节改善，但这样将进一步增加调试人员的工作量。鉴于模拟信号处理环节存在的以上问题，所以介绍一种滤波芯片MAX267AE，通过使用此芯片，可缓解现存的问题。1.功能简介MAX267AE滤波芯片是MAXIM公司生产的一种2阶带通滤波芯片。通过外部输入时钟fclk（或用石英晶体）和fclk/f0系数的选择可确定滤波器的中心频率f0，通过品质因数Ｑ的选择可确定带通滤波器的带宽BW=f0/Q和放大倍数AU=-Q。MAX267AE滤波芯片除有两路2阶滤波器外,还有一级反向放大器，可用于信号大小的改变和多个信号的求和。22.电气参数表1参数条件MINTYPMAX单位中心频率f00.4100kHZ时钟频率fclk404MHZFclk/f0系数误差运行温度范围内±0.2±1.0%Q精确度运行温度范围内Q=0.5至8Q=16至32Q=64±1±6±2±10±4±20%Q温度系数±20ppm/℃放大倍数温度系数在f0处+20ppm/℃输出电压偏移运行温度范围内±0.05±0.20V电压偏移温度系数Fclk/f0=100.53Q=4运行温度范围内±0.75mV/℃在f0处谐波畸变Q=4，VIN=1.5VPP-67dB电源电压范围运行温度范围内±2.37±5±6.3V电源电流运行温度范围内1420mAF0,Q编程输入电压运行温度范围内F0-F4,Q0-Q6高电平低电平V+－0.5V-＋0.5V时钟输入电压运行温度范围内CLKA，CLKB高电平低电平2.40.8V输出信号振幅10KΩ负荷±4.75V输出短路电流与电源短路50mA增益带宽积2.5MHZ电压变化率6V/μs33.封装及引脚功能描述MAX267AE滤波芯片为DIP24塑封。表2引脚号名称功能8V+正电源16V-负电源17GND模拟地连接到双电源的系统地或单电源的1/2电位11CLKA振荡器输入和A部分的时钟输入，在芯片内部被除以212CLKAB部分的时钟输入，在芯片内部被除以218OSCOUT连接到石英晶体，使芯片自身时钟运行5，1INA，INB滤波器输入2，24BPA，BPB带通输出22,15,21,10,9F0-F4fclk/f0系数编程输入13,14,19,20,23,6,7Q0-Q6Q编程输入4OPIN运放反向输入端，正向输入接地3OPOUT运放输出4.使用中的注意事项MAX267滤波芯片电气参数相对最大值V+至V-15V任意脚输入电压V-－0.3V至V+＋0.3V任意脚输入电流±50mA功率分配DIP塑封（高于70℃减少8.33mV/℃）660mW当参数超出相对最大值时器件将永久损坏。因为M0,M1,F0-F4,Q0-Q6引脚在芯片内部无上拉电阻或接地，所以这些引脚不得悬空。当编程输入时（例如连接到微处理器的I/O线上），应串联1kΩ的电阻。若接上拉电阻，上拉电阻应不大于3.3kΩ。因为时钟偏移将导致输出信号相位偏移，所以要求时钟偏差小于±1%45.多极反馈带通滤波器设计举例要求设计4阶滤波器，1dB通带纹波，f0＝50HZ，BW＝50HZ1滤波器总的品质因数QF＝f0／BW＝50HZ／50HZ＝12KQ＝1.82193每级品质因数QR的选择QR＝QF×KQ＝1×1.8219＝1.82194RF一般选择10kΩ5R2＝K2RF(QR／2)2＝1.5039×10K×(1.8219／2)2＝12.5KRN＝KNRF(QR／2)NN为滤波器阶数除以26总的放大倍数A则R0＝K0RF(QR／2)2／A设计放大倍数为1则R0＝1.0930×10K×(1.8219／2)2／1=9.07K高阶滤波器中R0＝K0RF(QR／2)M其中M=滤波器阶数/27f0通过时钟频率fclk和fclk/f0的系数进行设定选择fclk=10KHZ则fclk／f0＝200选择197.928用2.5pF到10pF的电容与R2并联，滤除尖脉冲。OUTBPBPINININC20RR2FR2阶滤波器B2阶滤波器A图14阶反馈带通滤波器原理图6．多级无反馈带通滤波器设计带宽非常窄的带通滤波器时，可将具有相同中心频率的几个二阶滤波器串联而无需多级反馈。5滤波器总的Ｑ是QT＝Q／(21／N－1)1／2其中Q是每个独立滤波部分的品质因数，N是串联滤波器个数。在表3中列出了5个以下的2阶滤波器相串联后的滤波器总的Q和BW（带宽），其中B是单个2阶滤波器的带宽，Q是单个2阶滤波器的品质因数。表3滤波器总的串联个数总的带宽总的品质因数11.000B1.00Q20.644B1.55Q30.510B1.96Q40.435B2.30Q50.386B2.60Q在不用反馈的高阶滤波器中，各级滤波器的f0S和QS可以不相同。此时，整个滤波器在中心频率处的放大倍数不是各级放大倍数简单的相乘，因为每级的放大倍数是指f0S处的放大倍数，而每级的f0S是不同的。只有确定每级在中心频率处的放大倍数，才能确定滤波器总的放大倍数。H(f0)每级滤波器在自己中心频率处的放大倍数H(f0BP)每级在总的中心频率f0BP处的放大倍数第一级滤波器在f0BP处的放大倍数H1(f0BP)＝H(f01)／G1系数G1＝Q1[(F12－1)2＋(F1／Q1)2]1／2／F1其中F1＝f01／f0BPG1、F1、f01分别是第一级放大倍数的调整系数、品质因数和中心频率。其它级（2、3、4等等）在f0BP处的放大倍数以相同方法计算。则多级滤波器总的放大倍数H(f0BP)＝H1(f0BP)×H2(f0BP)×……6结束语滤波芯片的使用，简化了模拟信号滤波电路的设计，提高了模拟信号处理环节的精确度。除MAX267AE带通滤波器外，还有低通、高通、带阻、全通等各种滤波芯片，民用、工用、军用各种型号齐全，可根据实际情况进行选用。