探索MAX7426/MAX7427：高性能5阶低通椭圆开关电容滤波器

在电子工程师的日常设计中，滤波器的选择和应用至关重要。今天咱们就来深入剖析一下MAXIM公司推出的5阶低通椭圆开关电容滤波器MAX7426/MAX7427，看看它有哪些过人之处以及在实际设计中该如何运用。

文件下载：MAX7427.pdf

一、产品概述

1. 基本特性

MAX7426/MAX7427是5阶低通椭圆开关电容滤波器，二者的区别在于工作电压：MAX7426采用单+5V电源供电，而MAX7427则使用单+3V电源。它们的供电电流仅为0.8mA，支持1Hz至12kHz的转折频率，适用于低功耗的数模转换器（DAC）后置滤波和抗混叠应用。此外，还能进入低功耗模式，将供电电流降至0.2µA。

2. 主要特点

• 5阶椭圆低通滤波：具备陡峭的滚降特性和良好的阻带抑制能力。
• 低噪声和失真：总谐波失真加噪声（THD + Noise）低至 - 80dB。
• 时钟可调转折频率：转折频率在1Hz至12kHz之间可调，时钟与转折频率之比为100:1。
• 单电源供电：MAX7426为 +5V，MAX7427为 +3V。
• 低功耗设计：工作模式下为0.8mA，关断模式下仅0.2µA。
• 小封装形式：提供8引脚的µMAX/PDIP封装。
• 低输出失调：±4mV。

二、技术参数分析

1. 转折频率与时钟关系

它们的转折频率可通过时钟频率进行调整，时钟与转折频率的典型比值为100:1。当使用内部振荡器时，振荡器频率(f{OSC}(kHz)=frac{17.5×10^{3}}{C{OSC}(pF)})，其中(C{OSC})是连接在CLK引脚到地的电容。以(C{OSC}=1000pF)为例，内部振荡器频率在13.5kHz至21.5kHz之间。

2. 电气特性对比

参数	MAX7426	MAX7427
供电电压（V）	4.5 - 5.5	2.7 - 3.6
工作电流（mA）	0.8（典型值）	0.75（典型值）
关断电流（µA）	0.2 - 1	0.2 - 1
总谐波失真加噪声（dB）	-81（(f{IN}=200Hz)，(V{IN}=4Vp - p)）	-79（(f{IN}=200Hz)，(V{IN}=2.5Vp - p)）

3. 椭圆滤波器特性

MAX7426/MAX7427的过渡比(r = 1.25)，在阻带频率处通常能提供37dB的阻带抑制。在不同输入频率下，去除直流增益误差后的插入增益也有相应的规定，例如在(f{IN}=0.38f{C})时，插入增益在 - 0.4dB至0.4dB之间。

三、工作模式与应用要点

1. 时钟模式

• 外部时钟模式：适用于需要更精确控制截止频率的场合。要求外部时钟的占空比在40%至60%之间，通过改变外部时钟的频率即可调整滤波器的转折频率(f{C}=frac{f{CLK}}{100})。
• 内部时钟模式：通过在CLK引脚连接一个外部电容(C{OSC})来设置内部振荡器频率。由于(C{OSC})的值较小，需要尽量减小CLK引脚的杂散电容，以免影响内部振荡器频率。

2. 低功耗关断模式

将SHDN引脚拉低可激活低功耗关断模式，此时滤波器的供电电流降至0.2µA，输出呈高阻态。正常工作时，需将SHDN引脚拉高或连接到VDD。

3. 输入阻抗与驱动要求

滤波器的输入阻抗可通过公式(Z{IN}=frac{1}{f{CLK}×C{IN}})估算（其中(C{IN}=1pF)），且与频率成反比。在设计中，应选择输出电阻小于滤波器输入阻抗10%的驱动器。

4. 应用注意事项

• 电源旁路：在VDD引脚和地之间连接一个0.1µF的电容进行旁路，以减少电源噪声的影响。
• 偏移和共模输入调整：COM引脚用于设置共模输入电压，通常内部偏置在电源电压的中间值。若需要进行偏移调整，可通过电阻分压器网络向OS引脚施加外部偏置电压。
• 抗混叠和DAC后置滤波：在进行抗混叠或DAC后置滤波应用时，需同步DAC（或ADC）和滤波器的时钟，以避免差频信号混叠到期望的通带内。

四、封装与订购信息

1. 封装形式

MAX7426/MAX7427提供8引脚的µMAX和PDIP封装，不同的封装尺寸和参数在文档中有详细说明，可根据实际应用需求进行选择。

2. 订购信息

产品有不同的温度范围可供选择，如0°C至 +70°C和 - 40°C至 +85°C，涵盖了商业级和工业级应用场景。

五、总结

MAX7426/MAX7427 5阶低通椭圆开关电容滤波器凭借其低功耗、宽转折频率范围、低噪声和失真以及良好的阻带抑制等特性，在低功耗DAC后置滤波和抗混叠等应用中具有显著优势。在实际设计中，工程师需要根据具体的应用需求，合理选择时钟模式、电源配置以及输入输出参数，以充分发挥该滤波器的性能。大家在使用过程中遇到过哪些问题或者有什么独特的应用经验，欢迎在评论区分享。