MAX29X是美国MAXIM公司生瓣的8阶开关电容低通滤波器,由于价格便宜、使用方便、设计简单，在通讯、信号自理等领域得到了广泛的应用。本文就其工作原理、电气参数、设计注意事项等问题作了讨论，具有一定的实用参考价值。关键词：开关电容、滤波器、设计 1 引言 开关电容滤波器在近些年得到了迅速的发展，世界上一些知名的半导体厂家相继推出了自己的开头电容滤波器集成电路，使形状电容滤波器的发展上了一个新台阶。 MAXIM公司在模拟器件生产领域颇具影响，它生产MAX291/292/293/294/295/296/297系列8阶低通开关电容滤波器由于使用方便（基本上不需外接元件）、设计简单（频率响应函数是固定的，只需确定其拐角频率即截止频率)、尺寸小（有8-pin DIP封装）等优点，在ADC的反混叠滤波、噪声分析、电源噪声抑制等领域得到了广泛的应用。 MAX219/295为巴特活思（型滤波器，在通频带内，它的增益最稳定，波动小，主要用于仪表测量等要求整个通频带内增益恒定的场合。MAX292/296为贝塞尔（Bessel）滤波器，在通频带内它的群时延时恒定的，相位对频率呈线性关系，因此脉冲信号通过MAX292/296之后尖峰幅度小，稳定速度快。由于脉冲信号通过贝塞尔滤波器之后所有频率分量的延迟时间是相同的，故可保证波形基本不变。关于巴特活和贝塞尔滤波器的特性可能图1来说明。图1的踪迹A为加到滤波器输入端的3kHz的脉冲，这里我们把滤波器的截止频率设为10kHZ。踪迹B通过MAX292/296后的波形。从图中可以看出，由于MAX292/296在通带内具有线性相位特性，输出波形基本上保持了方波形状，只是边沿处变圆了一些。方波通过MAX291/295之后，由于不同频率的信号产生的时延不同，输出波形中就出现了尖峰(overshoot)和铃流(ringing)。 MAX293/294/297为8阶圆型（Elliptic）滤波器，它的滚降速度快，从通频带到阻带的过渡带可以作得很窄。在椭圆型滤波器中，第一个传输零点后输出将随频率的变高而增大，直到第二个零点处。这样几番重复就使阻事宾频响呈现波浪形，如图2所示。阻带从fS起算起，高于频率fS处的增益不会超过fS处的增益。在椭圆型滤波中，通频带内的增益存在一定范围的波动。椭圆型滤波器的一个重要参数就是过渡比。过渡比定义为阻带频率fS与拐角频率（有时也等同为截止频率）由时钟频率确定。时钟既可以是外接的时钟，也可以是自己的内部时钟。使用内部时钟时只需外接一个定时用的电容既可。 在MAX29X系列滤波器集成电路中，除了滤波器电路外还有一个独立的运算放大器（其反相输入端已在内部接地）。用这个运算放大器可以组成配合MAX29X系列滤波器使用后的滤波、反混滤波等连续时间低通滤波器。 下面归纳一下它们的特点： ●全部为8阶低通滤波器。MAX291/MAX295为巴特沃思滤波器；MAX292/296为贝塞尔滤波器；MAX293/294/297为椭圆滤波器。 ●通过调整时钟，截止频率的调整范围为：0.1Hz～25kHz（MAX291/292/293*294）；0.1Hz～kHz（MAX295/296/297）。 ●既可用外部时钟也可用内部时钟作为截止频率的控制时钟。 ●时钟频率和截止频率的比率：10∶1(MAX291/292/293/294);50∶1(MAX295/296/297)。 ●既可用单+5V电源供电也可用±5V双电源供电。 ●有一个独立的运算放大器可用于其它应用目的。 ●8-pin DIP、8-pin SO和宽SO-16多种封装。2 管脚排列和主要电气参数 MAX29X系列开头电容滤波器的管脚排列如图3所示。 管脚功能定义如下： CLK：时钟输入。 OP OUT：独立运放的输出端。 OP INT：独立运放的同相输入端。 OUT：滤波器输出。 IN：滤波器输入。 V-：负电源 。双电源供电时搛-2.375～-5.5V之间的电压，单电源供电时V--=-V。 V+：正电源。双电源供电时V+=+2.35～+5.5V,单电源供电时V+=+4.75～+11.0V。 GND：地线。单电源工作时GND端必须用电源电压的一半作偏置电压。 NC：空脚，无连线。 MAX29X的极限电气参数如下： 电源（V+～V-）：12V 输入电压（任意脚）：V--0.3V≤VIN≤V++0.3V 连续工作时的功耗：8脚塑封DIP：727mW；8脚SO：471mW；16脚宽SO：762mW；8脚瓷封DIP：640mW。 工作温度范围：MAX29-C-：0℃～+70℃；MAX29-E-：-40℃～+85℃；MAX29-MJA：-55℃～+125℃；保存温度范围：-65℃～+160℃；焊接温度（10秒）：+300℃； 大多数的形状电容滤波器都采用四节级连结构，每一节包含两个滤波器极点。这种方法的特点就是易于设计。但采用这种方法设计出来的滤波器的特性对所用元件的元件值偏差很敏感。基于以上考虑，MAX29X系列用带有相加和比例功能的开关电容持了梯形无源滤波器，这种方法保持了梯形无源滤波器的优点，在这种结构中每个元件的影响作用是对于整个频率响应曲线的，某元件值的误差将会分散到所有的极点，因此不值像四节级连结构那样对某一个极点特别明显的影响。3 MAX29X的频率特性 MAX29X的频率特性如图4所示。图中的fs都假定为1kHz。4 设计考虑 下面对MAX29X系列形状电容滤波器的使用做些讨论。4.1 时钟信号 MAX29X系列开头电容滤波器推荐使用的时钟信号最高频率为2.5MHz。根据对应的时钟频率和拐角频率的比值，MAX291/MAX292/MAX293/MAX294的拐角频率最高为25kHz.MAX295/MAX296/MAX297的拐角频率最高为50kHz 。 MAX29X系列开关电容滤波器的时钟信号既可幅外部时钟直接驱动也可由内部振荡器产生。使用外部时钟时，无论是采用单电源供电还是双电源供电，CLK可直接和采用+5V供电的CMOS时钟信号发生器的输出相连。通过调整外部时钟的频率，可完成滤波器拐角的实时调整。 当使用内部时钟时，振荡器的频率由接在CLK端上的电容VCOSC决定： fCOSC (kHz)=105/3COSC (pF) 4.2 供电 MAX29X系列开关电容滤波器既可用单电源工作也可用双电源工作。双电源供电时的电源电压范围为±2.375～±5.5V。在实际电路中一般要在正负电源和GND之间接一旁路电容。 当采用单电源供电时，V-端接地，而GND端要通过电阻分压获得一个电压参考，该电压参考的电压值为1/2的电源电压，参见图5。4.3 输入信号幅度范围限制 MAX29X允许的输入信号的最大范围为V--0.3V～V++0.3V。一般情况下在+5V单电源供电时输入信号范围取1V～4V,±5V双电源供电时，输入信号幅度范围取±4V。如果输入信号超过此范围，总谐波失真THD和噪声就大大增加；同样如果输入信号幅度过小（VP-P＜1V），也会造成THD和噪声的增加。4.4 独立运算放大器的用法 MAX29X中都设计有一个独立的运算放大器，这个放大器和滤波器的实现无直接关系，用这个放大器可组成一个一阶和二阶滤波器，用于实现MAX29X之前的反混叠滤波功能鄞MAX29X之后的时钟噪声抑制功能。这个运算放大器的反相端已在内部和GND相连。 图6是用该独立运放组成的2阶低通滤波器的电路，它的拐角频率为10kHz,输入阻抗为22Ω,可满足MAX29X形状电容滤波器的最小负载要求（MAX29X的输出负载要求不小于20kΩ）可以通过改变R1、R2、R3、C1、C2的元件值改变拐角频率。具体的元件值和拐角频率的对应关系参见表1。
上传时间： 2013-10-18
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娱乐 机 器 人作为机器人的一个重要分支，已经发展为一种产业。舞蹈机器人是娱乐机器人的一种，它集软件和硬件于一身，而控制系统是机器人的核心，在机器人中发挥着重要的作用。本 文针 对 舞蹈机器人控制系统的设计过程，主要研究其硬件电路设计、软件程序设计和关键算法。在分 析 了 机器人性能要求和相关控制方法的基础上，提出了基于上下位机的控制结构，通过无线通信方式传输数据和指令，从而实现机器人的遥控。硬 件 设 计过程中，以提高集成度、减小体积、提高性价比为设计原则，将各部分电路按照功能划分。利用无线通讯模块，实现上下位机之间的远程通信;通过端口扩展，解决I/0资源紧张问题:采用CPLD对机器人驱动轮的脉冲进行反馈检测，并加上四倍频环节，提高了检测精度;通过工2C总线扩展存储器，满足存放大量舞蹈动作数据的要求。软 件 设 计过程中，采用模块化的设计方法。在上位机设计友好的人机界面，以方便用户设置控制参数和指令，实现舞蹈动作的可视化编辑。机器人行走过程中，采取数字PID算法，通过闭环反馈控制，实现机器人行走路径的准确定位，并结合同步补偿算法，可较好的解决机器人的直线行走问题。为 了 使 机器人的舞蹈动作更好地表现音乐的内涵，提出一种基干音乐特征识别的策略，在音乐特征识别的基础上结合专家系统、模糊控制等智能手段，通过舞蹈动作与音乐的自动匹配、同步演示等方法，从而最终实现舞蹈动作与音乐协调一致。
上传时间： 2013-10-14
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本文设计了一种基于无线收发芯片Si4432和C8051F930单片机的无线射频收发系统。该系统由发送模块和接收模块组成。发送模块主要将要发送的数据经C8051F930处理后，通过Si4432发送出去；在接收模块中，Si4432则将数据正确接收后通过液晶显示出来，从而实现短距离的无线通信。该系统实现了低功耗、小体积、高灵敏度条件下的高质量无线数据传输。
上传时间： 2013-10-09
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一概述影响单片机系统运行稳定性的因素可大体分为外因和内因两部分1. 外因 射频干扰它是以空间电磁场的形式传递在机器内部的导体引线或零件引脚感生出相应的干扰可通过电磁屏蔽和合理的布线/器件布局衰减该类干扰 电源线或电源内部产生的干扰它是通过电源线或电源内的部件耦合或直接传导可通过电源滤波隔离等措施来衰减该类干扰2. 内因 振荡源的稳定性主要由起振时间频率稳定度和占空比稳定度决定起振时间可由电路参数整定稳定度受振荡器类型温度和电压等参数影响 复位电路的可靠性二 复位电路的可靠性设计1. 基本复位电路复位电路的基本功能是系统上电时提供复位信号直至系统电源稳定后撤销复位信号为可靠起见电源稳定后还要经一定的延时才撤销复位信号以防电源开关或电源插头分-合过程中引起的抖动而影响复位图1 所示的RC 复位电路可以实现上述基本功能图3 为其输入-输出特性但解决不了电源毛刺A 点和电源缓慢下降电池电压不足等问题而且调整RC 常数改变延时会令驱动能力变差左边的电路为高电平复位有效 右边为低电平Sm 为手动复位开关 Ch 可避免高频谐波对电的干扰
上传时间： 2014-01-18
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针对多层线路板中射频电路板的布局和布线，根据本人在射频电路PCB设计中的经验积累，总结了一些布局布线的设计技巧。并就这些技巧向行业里的同行和前辈咨询，同时查阅相关资料，得到认可，是该行业里的普遍做法。多次在射频电路的PCB设计中采用这些技巧，在后期PCB的硬件调试中得到证实，对减少射频电路中的干扰有很不错的效果，是较优的方案。
上传时间： 2013-10-21
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同步技术是跳频系统的核心。本文针对FPGA的跳频系统，设计了一种基于独立信道法，同步字头法和精准时钟相结合的快速同步方法，同时设计了基于双图案的改进型独立信道法，同步算法协议，协议帧格式等。该设计使用VHDL硬件语言实现，采用Altera公司的EP3C16E144C8作为核心芯片，并在此硬件平台上进行了功能验证。实际测试表明，该快速同步算法建立时间短、同步稳定可靠。
上传时间： 2013-10-21
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介绍了多入多出-正交频分复用（MIMO-OFDM）系统，并分析了其发射机的实现原理。充分利用Altera公司Stratix系列现场可编程门阵列（FPGA）芯片和IP（知识产权）核，提出了一种切实可行的MIMO-OFDM基带系统发射机的FPGA实现方法。重点论述了适合于FPGA实现的对角空时分层编码（D-BLAST）的方法和实现原理以及各个主要模块的工作原理。并给出了其在ModelSim环境下的仿真结果。结果表明，本设计具有设计简单、快速、高效和实时性好等特点。
上传时间： 2013-10-13
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数字幅频均衡功率放大器设计
上传时间： 2013-10-28
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采用高精度数字温度传感器DS18B20与可编程逻辑器件FPGA实现温度测量与控制，并进行温度场的测量与控制实验。实验表明，一维控制器控制精度不够，温度超调比较大（1 ℃），而二维控制器的温度超调就比较小（0.5 ℃）。因此，所设计的射频温度场温度测量与控制的方法满足热疗要求。与传统方法相比，该系统具有设计灵活、现场可编程、调试简单和体积小等特点。
上传时间： 2013-11-20
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为了实现利用现有的电力线路实现数据传输，提出利用正交频分复用（OFDM）技术芯片LME2980设计电力载波通信（PLC）模块。通过分析电力载波传输信道特性和OFDM调制解调技术基本原理，完成电力载波数据传输模块的设计，实现利用现有的电力线进行数据传输。
上传时间： 2013-10-15
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