MAX7413：5阶低通开关电容滤波器的卓越之选

MAX7409/MAX7410/MAX7413/MAX7414：5阶低通开关电容滤波器的卓越之选

在电子设计领域，滤波器的选择至关重要，它直接影响着电路的性能和稳定性。今天要和大家分享的是美信（MAXIM）的 MAX7409/MAX7410/MAX7413/MAX7414 这几款 5 阶低通开关电容滤波器（SCFs），它们在低功耗后处理和抗混叠应用中表现出色，下面就对它们进行详细剖析。

文件下载：MAX7413.pdf

一、产品概述

这系列滤波器有不同的型号，可根据工作电压分为 +5V 供电的 MAX7409/MAX7410 和 +3V 供电的 MAX7413/MAX7414。它们仅需 1.2mA 的电源电流，却能实现从 1Hz 到 15kHz 的截止频率，非常适合低功耗的数模转换器（DAC）后滤波和抗混叠应用。此外，还具备关机模式，可将电源电流降至 0.2µA。

在时钟控制方面，提供了两种选择：自时钟（通过外部电容实现）和外部时钟，能更精确地控制截止频率。同时，还有一个失调调整引脚，方便调整直流输出电平。

二、滤波器类型及特点

1. Bessel 滤波器（MAX7409/MAX7413）

Bessel 滤波器的突出特点是过冲小、建立时间短。它能对所有频率成分进行均匀延迟，有效保留阶跃输入信号的形状（当然会对高频信号有一定衰减）。在使用多路复用器（mux）为模数转换器（ADC）选择输入信号的应用中，Bessel 滤波器的快速建立特性就显得尤为重要。因为在新通道被选中后，置于 mux 和 ADC 之间的抗混叠滤波器必须能够迅速稳定。

2. Butterworth 滤波器（MAX7410/MAX7414）

Butterworth 滤波器的优势在于其通带响应极其平坦。这一特性使其成为那些需要在整个通带内与直流增益偏差最小的仪器仪表应用的理想选择。

三、产品特性

1. 阶数与类型

这是 5 阶低通滤波器，MAX7409/MAX7413 为 Bessel 响应，MAX7410/MAX7414 为 Butterworth 响应。

2. 截止频率可调

通过时钟可调截止频率，范围为 1Hz 至 15kHz，时钟与截止频率的比率为 100:1，时钟 - 截止频率的温度系数为 10ppm/°C。

3. 电源与功耗

单电源供电，+5V（MAX7409/MAX7410）或 +3V（MAX7413/MAX7414）。工作模式下电流仅 1.2mA，关机模式下电流低至 0.2µA，大大降低了功耗。

4. 封装形式

采用 8 引脚的 µMAX/DIP 封装，方便进行电路设计和焊接。

5. 输出偏移小

输出偏移电压低至 ±4mV，保证了输出信号的准确性。

四、电气特性

不同型号的滤波器在电气特性上有一些细微差异，但总体来说都表现出色。例如，在频率响应方面，截止频率范围为 0.001 至 15kHz；在总谐波失真加噪声（THD + N）方面，不同型号和输入条件下都能达到 - 78dB 至 - 85dB 左右的良好水平。

由于暂时未能从文库搜索到相关内容，我们先继续对文档进行分析。在电源要求方面，不同型号有相应的供电电压范围，如 MAX7409/MAX7410 的供电电压为 4.5V 至 5.5V，MAX7413/MAX7414 的供电电压为 2.7V 至 3.6V。同时，电源抑制比（PSRR）能达到 70dB，保证了在电源电压波动时输出的稳定性。

五、引脚说明

引脚	名称	功能
1	COM	公共输入引脚，内部偏置在电源中点，需用 0.1µF 电容外接至 GND。若要覆盖内部偏置，可用外部电源驱动。
2	IN	滤波器输入
3	GND	接地
4	VDD	正电源输入，+5V（MAX7409/MAX7410），+3V（MAX7413/MAX7414）
5	OUT	滤波器输出
6	OS	失调调整输入。若需调整输出失调，可通过电阻分压器将其连接到外部电源；若无需调整，连接到 COM 即可。
7	SHDN	关机输入，低电平驱动进入关机模式，高电平或连接到 VDD 为正常工作模式。
8	CLK	时钟输入。若使用内部振荡器，需从 CLK 到地连接外部电容；若要覆盖内部振荡器，可将 CLK 连接到外部时钟。

大家在实际设计中，要根据这些引脚的功能合理连接电路，以确保滤波器能正常工作。

六、应用信息

1. 失调和共模输入调整

COM 引脚用于设置共模输入电压，内部通过电阻分压器偏置在电源中点。若不需要失调调整，可将 OS 连接到 COM；若需要调整，可通过电阻分压器网络向 OS 施加外部偏置电压。输出电压可通过公式 (V{OUT}=(V{IN}-V{COM}) + V{OS}) 计算，其中 (V{COM}=V{DD}/2)（典型值）。

2. 电源供应

MAX7409/MAX7410 使用单 +5V 电源，MAX7413/MAX7414 使用单 +3V 电源，VDD 需用 0.1µF 电容旁路到 GND。若需要双电源供电（MAX7409/MAX7410 为 ±2.5V，MAX7413/MAX7414 为 ±1.5V），可将 COM 连接到系统地，GND 连接到负电源。

3. 输入信号幅度范围

最佳输入信号范围可通过观察在给定截止频率下总谐波失真加噪声最小的电压电平来确定。文档中给出了不同型号的总谐波失真加噪声与输入信号峰 - 峰值幅度变化的关系图，大家在设计时可以参考这些图表来确定合适的输入信号幅度。

4. 抗混叠和 DAC 后滤波

在用于抗混叠或 DAC 后滤波时，要使 DAC（或 ADC）和滤波器的时钟同步，否则拍频会混叠到所需的通带内，影响滤波效果。

5. 谐波失真

滤波器内部的非线性会产生谐波失真，文档中给出了不同型号在不同时钟频率、输入频率和输入信号幅度下的典型谐波失真值。大家可以根据具体的应用需求，选择谐波失真较小的型号和合适的工作参数。

七、订购信息

这系列滤波器根据温度范围和封装形式有多种选择，如 MAX7409 CUA（0°C 至 +70°C，8 µMAX 封装）、MAX7413EUA（ - 40°C 至 +85°C，8 µMAX 封装）等，大家可以根据自己的实际需求进行选择。

综上所述，MAX7409/MAX7410/MAX7413/MAX7414 这几款 5 阶低通开关电容滤波器在性能、功耗、灵活性等方面都有出色的表现，能满足不同电子设计的需求。大家在实际应用中，是否遇到过类似滤波器的选型和使用问题呢？欢迎在评论区分享交流。