MAX7409/MAX7410/MAX7413/MAX7414：5階低通開關(guān)電容濾波器的卓越之選

在電子設(shè)計(jì)領(lǐng)域，濾波器的選擇至關(guān)重要，它直接影響著電路的性能和穩(wěn)定性。今天要和大家分享的是美信（MAXIM）的 MAX7409/MAX7410/MAX7413/MAX7414 這幾款 5 階低通開關(guān)電容濾波器（SCFs），它們在低功耗后處理和抗混疊應(yīng)用中表現(xiàn)出色，下面就對它們進(jìn)行詳細(xì)剖析。

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一、產(chǎn)品概述

這系列濾波器有不同的型號，可根據(jù)工作電壓分為 +5V 供電的 MAX7409/MAX7410 和 +3V 供電的 MAX7413/MAX7414。它們僅需 1.2mA 的電源電流，卻能實(shí)現(xiàn)從 1Hz 到 15kHz 的截止頻率，非常適合低功耗的數(shù)模轉(zhuǎn)換器（DAC）后濾波和抗混疊應(yīng)用。此外，還具備關(guān)機(jī)模式，可將電源電流降至 0.2μA。

在時(shí)鐘控制方面，提供了兩種選擇：自時(shí)鐘（通過外部電容實(shí)現(xiàn)）和外部時(shí)鐘，能更精確地控制截止頻率。同時(shí)，還有一個(gè)失調(diào)調(diào)整引腳，方便調(diào)整直流輸出電平。

二、濾波器類型及特點(diǎn)

1. Bessel 濾波器（MAX7409/MAX7413）

Bessel 濾波器的突出特點(diǎn)是過沖小、建立時(shí)間短。它能對所有頻率成分進(jìn)行均勻延遲，有效保留階躍輸入信號的形狀（當(dāng)然會對高頻信號有一定衰減）。在使用多路復(fù)用器（mux）為模數(shù)轉(zhuǎn)換器（ADC）選擇輸入信號的應(yīng)用中，Bessel 濾波器的快速建立特性就顯得尤為重要。因?yàn)樵谛峦ǖ辣贿x中后，置于 mux 和 ADC 之間的抗混疊濾波器必須能夠迅速穩(wěn)定。

2. Butterworth 濾波器（MAX7410/MAX7414）

Butterworth 濾波器的優(yōu)勢在于其通帶響應(yīng)極其平坦。這一特性使其成為那些需要在整個(gè)通帶內(nèi)與直流增益偏差最小的儀器儀表應(yīng)用的理想選擇。

三、產(chǎn)品特性

1. 階數(shù)與類型

這是 5 階低通濾波器，MAX7409/MAX7413 為 Bessel 響應(yīng)，MAX7410/MAX7414 為 Butterworth 響應(yīng)。

2. 截止頻率可調(diào)

通過時(shí)鐘可調(diào)截止頻率，范圍為 1Hz 至 15kHz，時(shí)鐘與截止頻率的比率為 100:1，時(shí)鐘 - 截止頻率的溫度系數(shù)為 10ppm/°C。

3. 電源與功耗

單電源供電，+5V（MAX7409/MAX7410）或 +3V（MAX7413/MAX7414）。工作模式下電流僅 1.2mA，關(guān)機(jī)模式下電流低至 0.2μA，大大降低了功耗。

4. 封裝形式

采用 8 引腳的 μMAX/DIP 封裝，方便進(jìn)行電路設(shè)計(jì)和焊接。

5. 輸出偏移小

輸出偏移電壓低至 ±4mV，保證了輸出信號的準(zhǔn)確性。

四、電氣特性

不同型號的濾波器在電氣特性上有一些細(xì)微差異，但總體來說都表現(xiàn)出色。例如，在頻率響應(yīng)方面，截止頻率范圍為 0.001 至 15kHz；在總諧波失真加噪聲（THD + N）方面，不同型號和輸入條件下都能達(dá)到 - 78dB 至 - 85dB 左右的良好水平。

由于暫時(shí)未能從文庫搜索到相關(guān)內(nèi)容，我們先繼續(xù)對文檔進(jìn)行分析。在電源要求方面，不同型號有相應(yīng)的供電電壓范圍，如 MAX7409/MAX7410 的供電電壓為 4.5V 至 5.5V，MAX7413/MAX7414 的供電電壓為 2.7V 至 3.6V。同時(shí)，電源抑制比（PSRR）能達(dá)到 70dB，保證了在電源電壓波動時(shí)輸出的穩(wěn)定性。

五、引腳說明

大家在實(shí)際設(shè)計(jì)中，要根據(jù)這些引腳的功能合理連接電路，以確保濾波器能正常工作。

六、應(yīng)用信息

1. 失調(diào)和共模輸入調(diào)整

COM 引腳用于設(shè)置共模輸入電壓，內(nèi)部通過電阻分壓器偏置在電源中點(diǎn)。若不需要失調(diào)調(diào)整，可將 OS 連接到 COM；若需要調(diào)整，可通過電阻分壓器網(wǎng)絡(luò)向 OS 施加外部偏置電壓。輸出電壓可通過公式 (V{OUT}=(V{IN}-V{COM}) + V{OS}) 計(jì)算，其中 (V{COM}=V{DD}/2)（典型值）。

2. 電源供應(yīng)

MAX7409/MAX7410 使用單 +5V 電源，MAX7413/MAX7414 使用單 +3V 電源，VDD 需用 0.1μF 電容旁路到 GND。若需要雙電源供電（MAX7409/MAX7410 為 ±2.5V，MAX7413/MAX7414 為 ±1.5V），可將 COM 連接到系統(tǒng)地，GND 連接到負(fù)電源。

3. 輸入信號幅度范圍

最佳輸入信號范圍可通過觀察在給定截止頻率下總諧波失真加噪聲最小的電壓電平來確定。文檔中給出了不同型號的總諧波失真加噪聲與輸入信號峰 - 峰值幅度變化的關(guān)系圖，大家在設(shè)計(jì)時(shí)可以參考這些圖表來確定合適的輸入信號幅度。

4. 抗混疊和 DAC 后濾波

在用于抗混疊或 DAC 后濾波時(shí)，要使 DAC（或 ADC）和濾波器的時(shí)鐘同步，否則拍頻會混疊到所需的通帶內(nèi)，影響濾波效果。

5. 諧波失真

濾波器內(nèi)部的非線性會產(chǎn)生諧波失真，文檔中給出了不同型號在不同時(shí)鐘頻率、輸入頻率和輸入信號幅度下的典型諧波失真值。大家可以根據(jù)具體的應(yīng)用需求，選擇諧波失真較小的型號和合適的工作參數(shù)。

七、訂購信息

這系列濾波器根據(jù)溫度范圍和封裝形式有多種選擇，如 MAX7409 CUA（0°C 至 +70°C，8 μMAX 封裝）、MAX7413EUA（ - 40°C 至 +85°C，8 μMAX 封裝）等，大家可以根據(jù)自己的實(shí)際需求進(jìn)行選擇。

綜上所述，MAX7409/MAX7410/MAX7413/MAX7414 這幾款 5 階低通開關(guān)電容濾波器在性能、功耗、靈活性等方面都有出色的表現(xiàn)，能滿足不同電子設(shè)計(jì)的需求。大家在實(shí)際應(yīng)用中，是否遇到過類似濾波器的選型和使用問題呢？歡迎在評論區(qū)分享交流。