AD7341/AD7371：高速语音带调制解调器的理想滤波器解决方案

在高速语音带调制解调器的设计中，滤波器的性能起着至关重要的作用。今天，我们将深入探讨Analog Devices公司的AD7341和AD7371滤波器，它们为调制解调器的设计提供了出色的解决方案。

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产品概述

AD7341和AD7371是专为高速语音带调制解调器设计的重建和抗混叠滤波器，适用于速度高达14.4 kbits/sec的调制解调器，符合CCITT V.32和V.33建议。这两款滤波器与AD7840 DAC、AD7871 ADC和数字信号处理器（DSP）配合使用，可实现完整的调制解调器功能。

AD7341：发射（重建）滤波器

AD7341是发射或重建滤波器，采用七阶低通开关电容滤波器和二阶低通连续时间滤波器实现滤波功能，截止频率为3.5kHz。它具有可编程衰减功能，衰减范围为0dB至 -38dB，能根据不同的线路规格调整输出信号。

AD7371：接收滤波器

AD7371是接收滤波器，是一个高阶带通滤波器，下截止频率为180Hz，上截止频率为3.5kHz。它采用二阶低通连续时间滤波器、四阶高通开关电容滤波器和七阶低通开关电容滤波器实现滤波功能。该滤波器具有可编程增益功能，增益范围为0dB至24dB，可对输入信号进行放大。

关键特性

滤波性能

• 高阻带衰减：AD7371具有70dB的阻带衰减，能有效抑制带外信号。
• 高信噪比：两款滤波器的带内信噪比均达到75dB，保证了信号的质量。
• 低总谐波失真：总谐波失真优于 -75dB，减少了信号的失真。

可编程特性

• AD7341的可编程衰减：通过数字输入DB7 - DB2可设置输出衰减，衰减范围为0dB至 -38dB。
• AD7371的可编程增益：通过数字输入DB7 - DB0可设置输入增益，增益范围为0dB至24dB。

其他特性

• 小封装：采用0.3英寸的24引脚塑料封装和28引脚PLCC封装，节省空间。
• 兼容性：与CCITT V.32和V.33标准兼容。

技术参数

电气参数

两款滤波器的电源电压为VDD = VCC = 5V ± 5%，Vss = -5V ± 5%，AGND = DGND = 0V。CLKIN频率为288kHz，M/S比率为40/60至60/40，工作温度范围为0°C至 +70°C（J版本）。

输入输出特性

• 输入特性：输入信号范围为±3V，输入阻抗为10kΩ（典型值）。
• 输出特性：输出电压偏移为±3V，电压衰减范围为0至 -38dB，相对精度为±0.1dB。

逻辑输入输出

• 逻辑输入：包括WR、DB2 - DB7、DPO、DP1、DS0 - DS2、SYNCIN、CLKIN等，输入高电压VINH为2.0V，输入低电压VINL为0.8V。
• 逻辑输出：SYNCOUT的分频范围为1至8，输出高电压VOH为2.4V，输出低电压VOL为0.4V。

电路设计

AD7341滤波器电路

AD7341的发射通道信号从TXIN输入，先转换为差分信号，然后进入七阶低通开关电容滤波器，该滤波器截止频率为3.5kHz，在6.1kHz以上的频率具有大于70dB的阻带衰减。开关电容滤波器之后是二阶低通连续时间滤波器，用于去除由于时钟引起的混叠分量。最后，差分信号重新组合为单端信号，并经过可编程衰减阶段。

AD7371滤波器电路

AD7371的输入信号从RXIN输入，先经过可编程增益阶段，增益范围为0dB至24dB。然后信号转换为全差分信号，依次经过二阶连续时间滤波器、四阶高通开关电容滤波器和七阶低通开关电容滤波器。最后，差分信号重新组合后输出到RXOUT。

时钟和系统同步

AD7341和AD7371的时钟生成电路相同，为了实现指定的滤波器响应，开关电容时钟必须为57.6kHz，因此CLKIN必须为288kHz（57.6kHz x 5）。输入可编程分频器允许用户选择四种CLKIN频率（288kHz、576kHz、864kHz或1152kHz），并通过编程确保CLKX为288kHz。输出可编程分频器允许将SCF时钟分频1至8，分频比由输入DS0 - DS2确定。SYNCOUT输出用于驱动ADC的CONVST输入或DAC的LDAC输入，通过SYNCIN输入可实现周期滑移，调整采样时间点。

应用领域

AD7341和AD7371的主要应用领域是回声消除调制解调器的模拟前端。它们与高分辨率的DAC和ADC结合使用，提供了模拟和数字域之间的接口。AD7371出色的噪声性能和AD7871（14位ADC）的高分辨率使得调制解调器的回声消除环路可以完全在数字域中实现，克服了低分辨率系统在模拟回声消除环路中需要进行数字近似和模拟重建的缺点。

总结

AD7341和AD7371滤波器为高速语音带调制解调器提供了高性能、可编程的滤波解决方案。它们的出色滤波性能、可编程特性和小封装设计使其成为调制解调器设计的理想选择。在实际应用中，电子工程师可以根据具体需求灵活配置滤波器的参数，以实现最佳的系统性能。你在使用类似滤波器的过程中遇到过哪些挑战呢？欢迎在评论区分享你的经验。