探索MAX263/264/267/268：引脚可编程通用与带通滤波器的卓越性能

在电子工程师的日常工作中，滤波器的选择和设计是至关重要的一环。今天，我们将深入探讨Maxim Integrated推出的MAX263/264/267/268引脚可编程通用与带通滤波器。这些滤波器以其独特的特性和广泛的应用领域，成为了众多设计中的理想选择。

文件下载：MAX264.pdf

一、产品概述

MAX263/264和MAX267/268是CMOS开关电容有源滤波器，专为精密滤波应用而设计。中心频率、Q值和工作模式都可以通过引脚输入进行选择。其中，MAX263/264无需外部组件即可实现多种类型的滤波器，如带通、低通、高通、陷波和全通滤波器；而MAX267/268则专注于带通应用，并包含一个未使用的运算放大器。两款器件都包含两个二阶滤波器部分。

输入时钟和5位编程输入可以精确设置滤波器的中心/截止频率，Q值也可以在0.5到64之间进行编程。每个滤波器半部分都有独立的时钟输入，可以使用外部时钟或晶体。MAX263和267的中心频率最高可达57kHz，而MAX264和268通过采用较低的$f{CLK}/f{0}$比率，将$f_{0}$范围扩展到了140kHz。

二、应用领域

这些滤波器在多个领域都有广泛的应用，包括：

1. 声纳和航空电子仪器：用于信号处理和滤波，提高系统的性能和可靠性。
2. 抗混叠滤波器：在模拟信号转换为数字信号时，防止混叠现象的发生。
3. 数字信号处理：对数字信号进行滤波和处理，提高信号的质量和精度。
4. 振动和音频分析：用于分析振动和音频信号，提取有用的信息。
5. 匹配跟踪滤波器：在通信和雷达系统中，用于跟踪和匹配信号。

三、典型应用特性

1. 32步中心频率控制：可以精确地设置滤波器的中心频率，满足不同应用的需求。
2. 128步Q控制：可以灵活地调整滤波器的Q值，优化滤波器的性能。
3. 独立的Q和$f_{0}$编程：可以独立地设置Q值和中心频率，提高设计的灵活性。
4. 保证的时钟到$f_{0}$比率 -1%（A级）：确保滤波器的性能稳定和可靠。
5. 75kHz$f_{0}$范围（MAX264/268）：提供了更宽的频率范围，适用于更多的应用场景。
6. 单+5V和±5V操作：可以使用多种电源配置，方便设计和应用。

四、电气特性

（一）绝对最大额定值

• 总电源电压（$V^{+}$到$V^{-}$）：15V
• 输入电流，任何引脚：±50mA
• 功率耗散：不同封装有不同的限制，如CERDIP在$70^{circ}C$以上需降额12.5mW/$^{circ}C$，最大为1000mW

（二）电气特性参数

包括中心频率范围、$f{CLK}/f{0}$比率误差、Q精度、直流低通增益精度、增益温度系数等。这些参数在不同的条件下有不同的表现，工程师在设计时需要根据具体需求进行选择和调整。

五、引脚描述

不同的引脚具有不同的功能，如正电源电压、时钟输入、滤波器输入、带通输出、高通/陷波/全通输出等。了解引脚的功能对于正确使用滤波器至关重要。

六、滤波器操作模式

（一）MAX263/264

可以配置为四种基本模式（Mode 1 - 4），以及一种特殊模式（Mode 3A）。不同的模式适用于不同的滤波器类型，如全极点低通和带通滤波器、高通滤波器、陷波滤波器、全通滤波器等。

（二）MAX267/268

仅工作在Mode 1，专注于带通应用。

七、滤波器设计过程

1. 规格转换：将所需的频率响应规格转换为合适数量的二阶部分的$f_{0}$和Q值。
2. 编程系数确定：将$f_{0}$和Q值转换为滤波器所需的数字程序系数。
3. 操作模式和时钟频率选择：选择合适的操作模式和时钟频率。
4. 采样误差校正：如果采样率较低，可能需要使用图17或Maxim的设计软件来校正采样误差。
5. 参数选择：从表2和表3中选择所需的$f_{0}$和Q值。

八、设计示例

（一）4阶多重反馈带通 - MAX268

使用一个引脚编程的MAX268实现4阶50kHz切比雪夫带通滤波器。通过Maxim的设计程序“BP”生成编程代码和反馈电阻值，实现了中心频率为50.305kHz，通带带宽为10.07kHz的滤波器。

（二）4阶带通（无多重反馈） - MAX268

在不使用多重反馈的情况下，实现了相同规格的滤波器，但需要为$CLK{A}$和$CLK{B}$提供独立的时钟。

（三）双4阶跟踪低通 - MAX263

使用两个MAX263设置两个巴特沃斯低通滤波器，实现精确跟踪。通过校正采样误差，确保滤波器的性能符合要求。

九、应用提示

（一）电源供应

可以使用多种电源配置，如+5V到+12V单电源或±2.5V到±6V双电源。为了获得最佳性能，建议使用旁路电容，并将其尽可能靠近电源引脚。

（二）输出摆幅和削波

MAX26X输出设计为在10k负载下能够摆动到每个电源轨的0.15V以内。为了确保输出不超出最大范围，需要仔细考虑峰值幅度响应、各个部分的增益、输入信号电平以及滤波器的失调电压。

（三）时钟馈通和噪声

典型的宽带噪声为$0.5 mV_{pp}$，从直流到100kHz。噪声几乎与时钟频率无关。在多级滤波器中，应将Q值最高的部分放在前面，以降低输出噪声。

（四）输入阻抗

滤波器的输入阻抗可以通过公式$R{IN}=2/(C{A}×f_{CLK})$来描述，同时还存在约5pF的固定杂散电容到地。

（五）数字输入

滤波器的编程通过将输入引脚M0、M1、F0 - F4和Q0 - Q6连接到高或低电压电平来实现。输入没有内部上拉或下拉，因此这些输入不能悬空。

（六）低频采样率下的$f_{0}$和Q

在低$f{CLK}/f{0}$比率和低Q设置下，可能会出现与理想连续滤波器响应的偏差。可以使用图17或Maxim的设计软件来校正这些偏差。

十、总结

MAX263/264/267/268引脚可编程通用与带通滤波器具有多种特性和功能，适用于各种滤波应用。通过合理选择操作模式、时钟频率和编程参数，工程师可以实现高性能的滤波器设计。同时，在设计过程中需要注意电源供应、输出摆幅、时钟馈通、输入阻抗等问题，以确保滤波器的性能和可靠性。希望本文能够为电子工程师在滤波器设计方面提供一些有用的参考和指导。

你在使用这些滤波器的过程中，遇到过哪些挑战？又是如何解决的呢？欢迎在评论区分享你的经验和见解。