На Рисунке 1 изображена схема фильтра верхних частот Баттерворта восьмого порядка с частотой среза 1 кГц на основе микросхемы фильтра на коммутируемых конденсаторах LTC1068-200. В прошлом использование коммерчески доступных фильтров на коммутируемых конденсаторах в фильтрах верхних частот ограничивалось их дискретным характером. Системы с выборкой данных генерируют паразитные частоты при смешивании тактовой частоты c частотой входного сигнала. Эти паразитные частоты могут содержать суммы и разности входной и тактовой частоты в дополнение к суммам и разностям их гармоник. Для удаления частот, которые будут смешиваться с тактовой частотой микросхемы и окажутся в полосе пропускания фильтра, полоса входного сигнала должна быть ограничена. К сожалению, полоса пропускания фильтров верхних частот по самой своей природе уходит вверх. Если нужно слишком сильно ограничить полосу входного сигнала, будет ограничена также полоса пропускания фильтра и, следовательно, его практическая ценность.
 |
||
| Рисунок 1. | Фильтр верхних частот Баттерворта восьмого порядка с частотой среза 1 кГц на микросхеме LTC1068-200. |
|
Представленный фильтр отличается высоким отношением 200:1 тактовой частоты к центральной частоте фильтра (clock-to-center frequency ratio – CCFR) и устройством внутренней схемы выборки микросхемы LTC1068-200. На Рисунке 2а показана АЧХ фильтра в диапазоне частот от 100 Гц до 10 кГц. Для сравнения, на Рисунке 2б приведена такая же характеристика для фильтра, построенного на основе LTC1068-25. У этой микросхемы значение CCFR равно 25:1. Таким образом, если CCFR фильтра составляет 200:1, ослабление в полосе подавления будет почти на 30 дБ больше. Стандартный график амплитудно-частотной характеристики фильтра верхних частот может вводить в заблуждение, поскольку некоторые из вышеупомянутых паразитных сигналов, присутствующих в полосе пропускания, он маскирует. На Рисунке 3а изображена спектральная характеристика фильтра 200:1 для однотонального входного сигнала 10 кГц. Рисунок показывает, что свободный от паразитных составляющих динамический диапазон (SFDR) фильтра верхних частот на микросхеме LTC1068 превышает 70 дБ. Фактически, SFDR фильтра составляет 70 дБ для всех входных сигналов вплоть до частоты 100 кГц.
|
||||||
| Рисунок 2. | а) Амплитудно-частотная характеристика фильтра на Рисунке 1. б) Амплитудно-частотная характеристика аналогичного фильтра на микросхеме LTC1068-25. |
|||||
Как правило, в системе с частотой выборки 200 кГц полосу входного сигнала необходимо ограничивать частотой Найквиста, то есть, значением 100 кГц. Но, поскольку в LTC1068 используется метод двойной выборки, полезный диапазон входных частот микросхемы достигает границы Найквиста, и, с некоторыми оговорками, расширяется дальше. На Рисунке 3б представлена спектральная характеристика фильтра на микросхеме LTC1068-200 при частоте входного сигнала 150 кГц. На частоте 50 кГц виден сигнал помехи, но, даже не смотря на отсутствие входной фильтрации, SFDR все же равен 60 дБ. Для входных сигналов от 100 кГц до 150 кГц фильтр демонстрирует SFDR, как минимум, не хуже 60 дБ. График SFDR для того же фильтра, сделанного на микросхеме LTC1068-25, показан на Рисунке 4. Обратите внимание, что для входного сигнала 10 кГц даже микросхема с более низким CCFR (25:1) демонстрирует вполне приличный уровень SFDR, равный 55 дБ. LTC1068-25 используется в основном для приложений с ограниченной полосой, таких как фильтры нижних частот и полосовые фильтры.
|
||||||
| Рисунок 3. | а) Спектральная характеристика фильтра на Рисунке 1 для входного сигнала 10 кГц. б) Спектральная характеристика фильтра на Рисунке 1 для входного сигнала 150 кГц. |
|||||
 |
||
| Рисунок 4. | Спектральная характеристика сопоставимого фильтра на основе LTC1068-25 с одним входным сигналом 10 кГц демонстрирует вполне приличный уровень SFDR, равный 55 дБ. |
|
Примечание:
Фильтры для этой статьи были сконструированы с помощью созданной Linear Technology программы FilterCAD. Разработку и оптимизацию фильтров эта программа делает быстрой и легкой.
Купить LTC1068 на РадиоЛоцман.Цены
