线性科技LTC1060：通用双滤波器构建模块的卓越性能与应用

在电子工程师的日常设计中，滤波器的选择至关重要。今天，我们将深入探讨线性科技（Linear Technology）的LTC1060通用双滤波器构建模块，它在众多应用场景中展现出了卓越的性能。

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一、LTC1060的特性亮点

1. 供电与频率灵活性

LTC1060支持±2.37V至 ±8V的单电源或双电源供电。在 ±2.5V电源下，具备低功耗和88dB的动态范围；而在 ±5V电源时，工作频率最高可达30kHz。这使得它能够适应不同的电源环境和频率需求，为设计提供了高度的灵活性。

2. 频率与精度保障

其中心频率Q乘积最高可达1.6MHz，并且在不同温度下，时钟到中心频率的精度有明确保障，如LTC1060A为0.3%，LTC1060为0.8%。同时，Q值精度在温度变化时也能得到保证，这对于需要精确滤波的应用来说尤为关键。

3. 低温度系数与低串扰

Q值和中心频率的温度系数较低，串扰仅70dB，确保了滤波器在不同温度环境下的稳定性和信号的纯净度。

4. 时钟兼容性

时钟输入与TTL和CMOS兼容，方便与各种数字电路接口，降低了设计的复杂度。

二、应用领域广泛

1. 电源滤波器

可用于单5V电源的中频滤波器，在这种应用中，它能以低功耗实现高效的滤波功能，适合对功耗有严格要求的设备。

2. 高Q值与高动态范围滤波器

可构建非常高Q值和高动态范围的带通、陷波滤波器，满足对信号选择性和动态性能要求较高的应用场景，如通信系统中的信号处理。

3. 跟踪与电信滤波器

在跟踪滤波器和电信滤波器中也能发挥重要作用，为通信设备提供稳定可靠的滤波性能。

三、内部结构与工作原理

LTC1060由两个高性能的开关电容滤波器组成。每个滤波器与2至5个电阻配合，能够实现各种二阶滤波功能，如低通、带通、高通、陷波和全通。这些功能的中心频率可以通过外部时钟或外部时钟与电阻比进行调节。通过级联两个滤波器模块，还可以实现高达四阶的全双二次函数，并且能够形成任何经典的滤波器配置，如巴特沃斯、切比雪夫、贝塞尔、考尔等。

它采用了线性科技的增强型LTCMOS™硅栅工艺制造，这使得它具有低失调、高动态范围、高中心频率Q乘积和出色的温度稳定性等优点。

四、性能参数剖析

1. 绝对最大额定值

不同型号的LTC1060在工作温度范围上有所不同，如LTC1060AC/LTC1060C为 -40°C至85°C，LTC1060AM/LTC1060M为 -55°C至125°C。存储温度范围为 -65°C至150°C，引脚焊接温度（10秒）为300°C。在设计时，必须严格遵循这些参数，以确保器件的可靠性和寿命。

2. 电气特性

在不同电源电压下，LTC1060的中心频率范围、时钟到中心频率比、Q值精度、温度系数等参数各不相同。例如，在 ±5V电源下，中心频率范围在不同条件下有所变化；时钟到中心频率比方面，LTC1060A和LTC1060在不同模式和频率下也有不同的精度表现。这些参数的差异需要工程师根据具体的设计需求进行选择和调整。

五、引脚说明与应用要点

1. 电源引脚

(V^{+} A) 和 (V^{+} D) （引脚7和8）以及 (V^{-} A) 和 (V^{-} D) （引脚14和13）分别为模拟和数字正、负电源引脚。在大多数情况下，引脚7和8应连接在一起，并通过0.1µF的陶瓷圆盘电容器进行旁路，引脚13和14同理。如果设备工作在高数字噪声环境中，电源引脚可以单独旁路。

2. 时钟输入与电平转换

电平转换（LSh）引脚9用于适应TTL或CMOS时钟电平。在不同电源条件下，引脚9的连接方式有所不同。输入时钟引脚（10、11）共享同一电平转换引脚，时钟逻辑阈值电平在温度变化时通常比LSh引脚电位高1.5V ± 0.1V，输入时钟的占空比应接近50%。

3. 50/100/Hold引脚

引脚12的连接方式决定了滤波器的工作模式。连接到 (V^{+} A) 和 (V^{+} D) 时，滤波器工作在50:1模式；连接到1/2电源（即AGND电位）时，工作在100:1模式；短接到负电源引脚时，滤波器停止工作，带通和低通输出作为采样保持电路。

4. 其他引脚

(S 1{A}) 、 (S 1{B}) （引脚5和16）为电压信号输入引脚，使用时源阻抗应低于5kΩ，可用于改变CLK到中心频率的比率或实现全通滤波器配置。(S_{A / B}) （引脚6）的高低电平状态影响滤波器的工作模式和噪声性能。AGND（引脚15）在双电源工作时应连接到系统地，单正电源工作时应连接到1/2电源并旁路0.1µF电容器。

六、模式与应用实例

1. 工作模式

LTC1060主要有三种工作模式：模式1、模式2和模式3，以及它们的派生模式。模式1中，输入放大器在谐振回路之外，速度较快，适用于需要高速处理的应用；模式2和模式3中，输入放大器及其反馈电阻成为谐振回路的一部分，速度相对较慢，但模式2的通用性较强，模式3则是最通用和有用的模式，可用于级联二阶部分以获得高阶椭圆滤波器。

2. 应用实例

• 模式1c可通过级联两个LTC1060的部分来实现一个时钟可调的四阶1dB波纹带通切比雪夫滤波器，中心频率与带宽比为20:1。
• 模式3a与模式3结合可制作四阶带通滤波器，通过外部运算放大器优化输出节点的动态特性，实现高达20kHz中心频率的稳定性能。
• 模式3a与模式2b结合可创建一个四阶带阻椭圆滤波器，无需外部运算放大器，实现了44dB的抑制和9/1的0dB带宽与阻带带宽比。

七、偏移与输出噪声

1. 偏移问题

开关电容积分器通常比分立RC积分器具有更高的输入偏移，这些偏移主要是由于CMOS开关的电荷注入到积分电容中，且与温度无关。内部运算放大器的偏移也会增加整体偏移，因此开关电容滤波器的直流输出偏移通常比分立有源滤波器高。LTC1060的等效输入偏移 (Vos1) 、 (V{OS 2}) 、 (V{OS 3}) 都经过100%测试，当 (S{A / B}) 引脚短接到负电源时， (V{OS 2}) 的值会减小，同时噪声也会降低20%至30%。

2. 输出噪声

LTC1060输出的宽带RMS噪声几乎与时钟频率无关，只要时钟本身不成为噪声源。在 ±2.5V电源下，噪声会略有降低。带通和低通输出的噪声在高Q值时会增加。

八、封装选择

LTC1060提供了多种封装选项，包括20引脚PDIP（N包装）、20引脚CERDIP（J包装，已过时）和20引脚塑料小外形（SW包装）。不同的封装适用于不同的应用场景和安装要求，工程师需要根据实际情况进行选择。

线性科技的LTC1060是一款功能强大、性能卓越的通用双滤波器构建模块。它在供电灵活性、频率精度、温度稳定性等方面表现出色，适用于多种应用领域。然而，在使用过程中，工程师需要仔细考虑其引脚连接、工作模式、偏移和噪声等问题，以充分发挥其优势，实现理想的滤波效果。大家在实际设计中有没有遇到类似滤波器应用的难题呢？欢迎交流分享。