LTC6601-1与LTC6601-2：5MHz - 27MHz可引脚配置全差分二阶低通滤波器的设计与应用

一、产品概述

在电子设计领域，滤波器的性能对于信号处理至关重要。LTC6601 - 1和LTC6601 - 2是两款极具特色的产品，它们属于LTC6601 - X系列，是可引脚配置的全差分二阶低通滤波器兼放大器。演示电路DC1251A有两个版本，DC1251A - A采用LTC6601 - 1，DC1251A - B采用LTC6601 - 2。通常，LTC6601 - 1适用于5MHz至27MHz截止频率范围的大多数低通滤波应用，而LTC6601 - 2则针对低失真和低功耗应用进行了优化。

文件下载：DC1251A-A.pdf

LTC6601 - X的设计使得高频全差分滤波功能的实现变得非常容易。它由一个低噪声放大器和8个精密匹配电阻以及12个精密匹配电容组成，通过引脚硬接线可以配置多种二阶低通滤波器传递函数。

二、电路结构与配置

1. 内部结构

从图1（LTC6601 - X的框图）可以看到其内部的电阻和电容布局。在DC1251A上，LTC6601 - X的电阻和电容引脚可以通过0603电阻跳线连接，从而配置截止频率和通带增益。LTC6601 - 1或LTC6601 - 2的数据手册中包含了各种截止频率和通带增益的引脚配置表和电路。截止频率（ - 3dB频率）是fo频率和Q值的函数，具体可参考LTC6601 - 1数据手册中的图3滤波器方程。

2. 基本与改进拓扑

• 基本拓扑：图4所示的基本滤波器拓扑可以实现大多数LTC6601 - X低通滤波电路。DC1251A板具备配置该基本拓扑所需的所有连接。图6展示了一个LTC6601 - 1配置为7MHz、12dB增益低通滤波器的基本滤波电路，图7则是DC1251A相应的配置。
• 改进拓扑：图5的改进滤波器拓扑提供了更多低通滤波选项。使用REXT电阻可以在不改变fo频率的情况下精确设置滤波器的Q值，还能在不改变Q值的情况下将滤波器增益设置为大于1（参考LTC6601 - 1数据手册中的图13 Q方程）。改进拓扑中的C3（求和结之间的电容）比仅使用C1和C2的基本滤波器拓扑能实现更低的Q值，从而可以实现更低的 - 3dB频率。DC1251A板有用于连接改进拓扑REXT的电阻焊盘，但没有用于连接49.9欧姆电阻的表面贴装焊盘。图8是一个LTC6601 - 1配置为5MHz、0dB增益低通滤波器的改进滤波电路，图9是DC1251A的相应配置。需要注意的是，连接改进滤波器拓扑电容的电阻值范围是25 - 50欧姆。

三、快速测试设置与步骤

1. 测试设备

进行快速测试需要以下设备：

• 一个3V - 5V的单电源
• 一个正弦波发生器
• 一台100MHz或更高带宽的示波器

2. 测试步骤

• 按照图1连接DC1251板，并将示波器输入阻抗设置为1MΩ。
• 将电源设置为3V。
• 将信号源输出设置为1MHz、1Vp - p的正弦波。
• 打开信号源和电源。
• 示波器的通道1和通道2应各自显示1MHz、0.5Vp - p的正弦波。

需要注意的是，为了进行准确的增益测试，DC1251的输入理想情况下应由零欧姆源驱动（例如高速差分放大器的输出）。但由于发生器输出和终端的50欧姆阻抗与LTC6601 - X输入电阻串联，串联的50欧姆电阻会降低预期的通带增益并改变滤波器的Q值（参考LTC6601 - 1数据手册中的图3增益和Q方程）。

四、DC1251A零件清单

DC1251A的零件清单涵盖了各种电容、电阻、连接器等元件，不同的元件有不同的参数和制造商。例如，电容有不同的容值、电压和精度要求，电阻也有不同的阻值和功率要求。具体的零件清单如下表所示：

Item	Qty	Reference	Part Description	Manufacturer / Part #
1	0	C1,C2,C3,C4,C5,C6(Opt)	Cap., 0603 TBD
2	3	C7,C8,C9	Cap., NPO 10pF 25V 10%	AVX 06033A100KAT2A
3	2	C12,C10	Cap., X7R 0.01uF 16V 10%	AVX 0402YC103KAT2A
4	1	C11	Cap., X7R 1000pF 25V 10%	AVX 04023C102KAT2A
5	1	C13	Cap., X5R 10uF 10V 20%	Taiyo Yuden LMK212BJ106MG
6	1	C14	Cap., X5R 1uF 10V 20%	Taiyo Yuden LMK107BJ105MA - T
7	3	RZ1, RZ2, C15	Cap., X7R 0.1uF 25V 10%	AVX 06033C104KAT2A
8	4	E1,E2,E3,E4	Turret,Tsetpoint	Mill Max 2501 - 2 - 00 - 80 - 00 - 00 - 07 - 0
9	1	JP1	Headers, Dbl. Row $2 times 32 ~mm$ Ctrs.	Samtec TMM - 103 - 02 - L - D
10	4	J1,J2,J3,J4	Conn., SMA 50 - 0hm	EF Johnson 142 - 0701 - 851
11	0	RQ1,RF1,RQ2,RG2,RF2,(Opt)	Res., 0603 IBD
	RG3,RF3,RG4,RF4,RG5,
	RF5,RF6,RF7,RF8,RF9,
	RF10,RF11,RF12
12	5	RIN1, RIN2,RG1,RG6, RQ3	Res/Jumper, Chip 0 1/16W 1 AMP	AAC CJ06 - 000M
13	3	R1,R2,R3	Res., Chip 49.9 0.1W 1%	VISHAY CRCW060349R9FKEA
14	0	IP1, TP2, TP3, TP4 (Opt)	Testpoint, Test pad	Component Corp. TP - 107 - 02
15	1	XJP1	Shunt, 2mm Ctrs.	Samtec 2SN - BK - G

DC1251A - A的U1采用Linear Technology Corp.的LTC6601CUF - 1#TR，DC1251A - B的U1采用Linear Technology Corp.的LTC6601CUF - 2#TR。

在实际设计中，电子工程师们可以根据具体的应用需求，灵活运用LTC6601 - 1和LTC6601 - 2的特性，通过合理配置电路和选择元件，实现高性能的低通滤波功能。大家在使用过程中有没有遇到过什么特殊的问题或者有更好的应用经验呢？欢迎在评论区分享交流。