探索TLC04/MF4A - 50與TLC14/MF4A - 100低通濾波器：特性、參數(shù)與應(yīng)用
探索TLC04/MF4A - 50與TLC14/MF4A - 100低通濾波器：特性、參數(shù)與應(yīng)用
在電子電路設(shè)計中，濾波器是不可或缺的組件，它能夠?qū)?a target="_blank">信號進行篩選和處理，滿足不同的應(yīng)用需求。今天我們要深入探討的是德州儀器（Texas Instruments）的TLC04/MF4A - 50和TLC14/MF4A - 100這兩款Butterworth四階低通開關(guān)電容濾波器。
文件下載：TLC04CD.pdf
產(chǎn)品概述
TLC04/MF4A - 50和TLC14/MF4A - 100是單片式Butterworth低通開關(guān)電容濾波器，旨在以低成本、易用的方式，為電路設(shè)計提供精確的四階低通濾波功能。
關(guān)鍵特性
- 低時鐘與截止頻率比誤差：TLC04/MF4A - 50的誤差為 ±0.8%，TLC14/MF4A - 100的誤差為 ±1%。
- 截止頻率穩(wěn)定性：僅取決于外部時鐘頻率的穩(wěn)定性，截止頻率可通過時鐘進行調(diào)節(jié)。
- 寬截止頻率范圍：從0.1 Hz到30 kHz（(V_{CC pm}= pm 2.5 V)）。
- 寬工作電壓范圍：支持5 - 12 V的工作電壓。
- 靈活的時鐘輸入：具備自時鐘或與TTL、CMOS兼容的時鐘輸入選項。
- 低電源電壓靈敏度：受電源電壓變化的影響較小。
- 可互換性：設(shè)計上可與National MF4 - 50和MF4 - 100互換。
不同溫度范圍的型號
根據(jù)不同的工作溫度范圍，這兩款濾波器有多種型號可供選擇：
- 商業(yè)級（C）：適用于0°C到70°C的工作環(huán)境，如TLC04C/MF4A - 50C和TLC14C/MF4A - 100C。
- 工業(yè)級（I）：能在 - 40°C到85°C的溫度下工作，例如TLC04I/MF4A - 50I和TLC14I/MF4A - 100I。
- 軍用級（M）：可在 - 55°C到125°C的全軍事溫度范圍內(nèi)正常工作，像TLC04M/MF4A - 50M和TLC14M/MF4A - 100M。
引腳功能
| 引腳名稱 | 引腳編號 | I/O類型 | 描述 |
|---|---|---|---|
| AGND | 6 | I | 模擬地，是Butterworth四階低通濾波器運算放大器的同相輸入端。 |
| CLKIN | 1 | I | 時鐘輸入，支持CMOS兼容時鐘或自時鐘選項。自時鐘時，需在CLKIN和CLKR之間連接電阻，CLKIN到地連接電容。 |
| CLKR | 2 | - | TTL兼容時鐘輸入。對于TTL時鐘，LS連接到中電源，CLKIN可懸空，但建議連接到(V{CC+})或(V{CC -})。 |
| FILTER IN | 8 | - | 濾波器輸入 |
| FILTER OUT | 5 | O | Butterworth四階低通濾波器輸出 |
| LS | 3 | - | 電平轉(zhuǎn)換，用于適應(yīng)不同的輸入時鐘選項。CMOS兼容時鐘或自時鐘時，LS為(V_{CC -})；TTL兼容時鐘時，LS為中電源。 |
| (V_{CC+}) | 7 | - | 正電源電壓端子 |
| (V_{CC -}) | 4 | - | 負(fù)電源電壓端子 |
電氣參數(shù)
絕對最大額定值
- 電源電壓：±7 V
- 工作溫度范圍：不同型號有所不同，商業(yè)級為0°C到70°C，工業(yè)級為 - 40°C到85°C，軍用級為 - 55°C到125°C。
- 引腳溫度：距離外殼1.6 mm（1/16英寸）處，10秒內(nèi)最高260°C。
推薦工作條件
| 參數(shù) | TLC04/MF4A - 50 | TLC14/MF4A - 100 | 單位 | ||||
|---|---|---|---|---|---|---|---|
| 最小值 | 最大值 | 最小值 | 最大值 | ||||
| 正電源電壓(V_{CC+}) | 2.25 | 6 | 2.25 | 6 | V | ||
| 負(fù)電源電壓(V_{CC -}) | - 2.25 | - 6 | - 2.25 | - 6 | V | ||
| 高電平輸入電壓(V_{IH}) | 2 | 2 | V | ||||
| 低電平輸入電壓(V_{IL}) | 0.8 | 0.8 | V | ||||
| 時鐘頻率(f_{clock}) | Hz | ||||||
| (V_{CC pm}= pm 2.5 V) | 5 | (1.5×10^6) | 5 | (1.5×10^6) | |||
| (V_{CC pm}= pm 5 V) | 5 | (2×10^6) | 5 | (2×10^6) | |||
| 截止頻率(f_{co}) | 0.1 | (40×10^3) | 0.05 | (20×10^3) | Hz | ||
| 工作環(huán)境溫度(T_A) | °C | ||||||
| 商業(yè)級 | 0 | 70 | 0 | 70 | |||
| 工業(yè)級 | - 40 | 85 | - 40 | 85 | |||
| 軍用級 | - 55 | 125 | - 55 | 125 |
電氣特性
| 在不同電源電壓下，濾波器的電氣特性有所不同。以(V{CC+}=2.5 V)，(V{CC -}=-2.5 V)，(f_{clock} ≤250 kHz)為例： | 參數(shù) | 測試條件 | TLC04/MF4A - 50 | TLC14/MF4A - 100 | 單位 | ||||
|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
| 最小值 | 典型值 | 最大值 | 最小值 | 典型值 | 最大值 | ||||
| 輸出失調(diào)電壓(V_{OO}) | 25 | 50 | mV | ||||||
| 峰值輸出電壓(V_{OM}) | (V_{OM+})，(R_L = 10 kΩ) | 1.8 | 2 | 1.8 | 2 | V | |||
| (V_{OM -}) | - 1.25 | - 1.7 | - 1.25 | - 1.7 | V | ||||
| 短路輸出電流(I_{OS}) | 源，(T_A = 25°C) | - 0.5 | - 0.5 | mA | |||||
| 灌，(T_A = 25°C) | 4 | 4 | mA | ||||||
| 電源電流(I_{CC}) | (f_{clock}=250 kHz) | 1.2 | 2.25 | 1.2 | 2.25 | mA |
當(dāng)(V{CC+}=5 V)，(V{CC -}=-5 V)，(f_{clock} ≤250 kHz)時，部分參數(shù)會發(fā)生變化，如輸出失調(diào)電壓、峰值輸出電壓等。
應(yīng)用電路
雙電源供電
- CMOS時鐘驅(qū)動：適用于需要CMOS時鐘信號的應(yīng)用場景，能提供穩(wěn)定的濾波效果。
- TTL時鐘驅(qū)動：可與TTL時鐘信號配合使用，滿足特定的電路設(shè)計需求。
- 自時鐘通過施密特觸發(fā)器振蕩器：通過公式(f_{clock }=frac{1}{1.69 RC})可實現(xiàn)自時鐘功能，方便在沒有外部時鐘源的情況下使用。
單電源供電
- 外部時鐘驅(qū)動：外部時鐘需為CMOS電平，濾波器輸入信號需進行直流偏置或交流耦合，AGND需偏置到中電源。
- 自時鐘通過施密特觸發(fā)器振蕩器：同樣使用公式(f_{clock }=frac{1}{1.69 RC})，AGND需偏置到中電源。
直流偏移調(diào)整
通過特定的電路設(shè)計，可以對濾波器的直流偏移進行調(diào)整，以滿足不同的應(yīng)用需求。
封裝信息
濾波器有不同的封裝形式，如D（小外形封裝）和P（塑料雙列直插封裝）。D封裝還提供卷帶包裝，在型號后添加后綴R即可，如TLC04CDR/MF4A - 50CDR。同時，文檔還提供了詳細(xì)的封裝尺寸信息，包括卷帶尺寸、引腳方向等，方便工程師進行PCB設(shè)計。
總結(jié)
TLC04/MF4A - 50和TLC14/MF4A - 100低通濾波器以其低誤差、寬頻率范圍、靈活的時鐘輸入和良好的穩(wěn)定性等特點，在電子電路設(shè)計中具有廣泛的應(yīng)用前景。工程師在設(shè)計過程中，可根據(jù)具體的應(yīng)用需求，選擇合適的型號和封裝形式，并參考推薦的工作條件和應(yīng)用電路，以實現(xiàn)最佳的濾波效果。你在實際應(yīng)用中是否遇到過類似濾波器的使用問題呢？歡迎在評論區(qū)分享你的經(jīng)驗和見解。
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