MAX7424 5th-Order Lowpass Switched-Capacitor Filters

 

 

 

MAX7424은 5차 로우패스 필터 IC로 Corner frequency를 1Hz에서 45kHz 사이로 제어할 수 있으며 Switched-Capacitor 방식을 사용한다.

 

 

 

Switched-Capacitor Filter(SCF)란?

 

커패시터의 전하를 고속으로 연결됐다 끊어지는 스위치로 제어함으로써 저항과 동일한 동작을 하게 하여, 기존의 능동 필터에서 저항 부분을 구성하는 것이라고 한다.

 

참고: http://magazine.hellot.net/magz/article/articleDetail.do?flag=all&showType=showType1&articleId=ARTI_000000000035002&articleAllListSortType=sort_1&page=1&selectYearMonth=200912&subCtgId=

 

 

 

MAX7418-MAX7421은 +5V로 동작하고 MAX7422-MAX7425는 +3V로 동작하는 차이가 있다. 그리고 또 필터 특성에 따라 Elliptic, Bessel, Butterworth로 모델명이 분리된다.

 

 

 

 

Typical Operating Circuit은 다음과 같다. Input에서 신호를 입력하고 Output에서 필터링된 신호를 출력한다. 그리고 Coner Frequency를 제어하기 위해 External Clock을 공급하는 형태이다.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

다음은 전기적 특성이다. Coner Frequency는 1Hz에서 30kHz 사이로 설정이 가능하고 Clock to Corner Ratio는 100:1으로 차단주파수(Fc) = 공급클럭(Fclk)/100 이다. 즉 50Hz에서 -3dB 수준으로 컷오프하려면 5kHz의 클럭을 공급해주면 된다.

 

그리고 Clock 전압도 공급 전원에 따라 Voltage를 맞춰줘야 한다.

 

 

 

 

 

 

 

다음 10페이지에는 모델명에 따른 Filter 종류가 나타나는데 다음과 같다.

 

• MAX7418/MAX7421/MAX7422/MAX7425 : Elliptic
• MAX7419/MAX7423 : Bessel
• MAX7420/MAX7424 : Butterworth

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

핀 구성은 다음과 같다.

 

Vcom과 OS핀을 사용해 출력의 Offset을 조정하는 것도 가능하며 만약 Typicial Operating Circuit처럼 배선되어 있다면 Offset은 0V이다.

 

 

 

 

 

실제 컷오프 주파수를 60Hz로 설정해 두었을 때 40Hz 대역까지는 Passband로 신호감쇠가 없었다. 그리고 입력주파수를 점차 올렸을 때 60Hz 전후에서 매우 가파르게 컷되고 있다.

 

 

 

 

 

 

다음은 주파수응답 특성 그래프이다. 저역통과필터의 감쇠율은 -20*n dB/dec 인데 여기서 n은 필터의 차수이다.

예를들어 1차 필터는 -20dB/dec로 주파수가 10배 증가할 때 신호의 크기가 20dB 감소하는 기울기를 가진다는 것을 의미하여 완만하게 감쇠하는 반면, 5차 필터는 -100dB/dec로 매우 가파르게 감쇠한다.

 

Elliptic 기준

차단 주파수 22kHz 기준

 

 

 

그리고 5페이지에 나온 실제 Filter Characteristics를 살펴보면 DC ,입력시 Gain을 기준으로 컷오프 주파수와 컷오프 주파수의 배수 입력시 감쇠율이 얼마나 나오는지 스펙이 나타나 있는데 MAX7424의 경우 fc에서 -3dB, 3fc에서 -47.5dB, 5fc에서 -70dB의 감쇠율을 가지는 스펙을 가지고 있다.

 

 

 

 

 

 

보통 고차필터를 수동소자로 구현하려면 부품이 많이 필요하고 설계가 복잡해지는데 대신 이런 고차필터 IC를 사용하면 설계가 간단해지고 PWM으로 공급클럭을 조정하면 가변적으로 컷오프 주파수를 변화시키며 쓸 수 있다는 장점이 있다.