模擬濾波器與電路設(shè)計手冊

第1章 現(xiàn)代網(wǎng)絡(luò)理論介紹 1

1.1 極-零概念 1

1.2 利用多項式合成濾波器 5

1.2.1 通過擴展驅(qū)動點阻抗合成 5

1.2.2 不等終端的合成 7

1.2.3 等同系數(shù)合成 8

1.3 有源與無源濾波器 9

1.3.1 頻率限制 9

1.3.2 尺寸要求 9

1.3.3 經(jīng)濟性和易于制造性 9

1.3.4 易于調(diào)整 9

參考文獻 10

第2章 選擇響應(yīng)特性 11

2.1 頻率特性歸一化 11

2.1.1 頻率和阻抗縮放比例 11

2.1.2 低通濾波器的歸一化 14

2.1.3 高通濾波器的歸一化 15

2.1.4 帶通濾波器歸一化 17

2.1.5 帶阻歸一化 22

2.2 瞬態(tài)響應(yīng) 26

2.2.1 非均勻時間延遲的影響 26

2.2.2 網(wǎng)絡(luò)的階躍響應(yīng) 29

2.2.3 沖激響應(yīng) 30

2.2.4 瞬態(tài)工作特性的預(yù)測 31

2.3 巴特沃斯最大平坦振幅 36

2.4 切比雪夫響應(yīng) 39

2.5 貝塞爾最大平坦延遲 48

2.6 線性相位與等紋波誤差 50

2.7 過渡濾波器 54

2.8 同步調(diào)諧濾波器 57

2.9 橢圓函數(shù)濾波器 58

2.9.1 使用濾波器解決方案（書版）軟件設(shè)計橢圓函數(shù)低通濾波器 62

2.9.2 使用ELI 1.0程序設(shè)計高達31階奇數(shù)階橢圓函數(shù)低通濾波器 63

2.10 切比雪夫止帶的最大平坦延遲 63

2.11 帕普里斯最優(yōu)“L”濾波器 64

參考文獻 65

第3章 低通濾波器設(shè)計 66

3.1 低通濾波器 66

3.1.1 全極點濾波器 66

3.1.2 橢圓函數(shù)濾波器 67

3.1.3 損耗的影響 73

3.1.4 利用預(yù)失真設(shè)計 75

3.2 有源低通濾波器 78

3.2.1 全極點濾波器 79

3.2.2 VCVS統(tǒng)一電容器結(jié)構(gòu) 87

3.2.3 低靈敏2階節(jié)電路 88

3.2.4 橢圓函數(shù)VCVS濾波器 89

3.2.5 可變狀態(tài)低通濾波器 93

3.2.6 廣義阻抗變換器 100

3.3 最小相位移濾波器 106

參考文獻 107

第4章 高通濾波器設(shè)計 108

4.1 LC高通濾波器 108

4.1.1 低通到高通的轉(zhuǎn)換 108

4.1.2 T-"para" label-module="para">

4.2 有源高通濾波器 113

4.2.1 低通到高通變換 113

4.2.2 全極點高通濾波器 113

4.2.3 橢圓函數(shù)高通濾波器 115

4.2.4 狀態(tài)可變高通濾波器 119

4.2.5 采用GIC的高通濾波器 127

4.2.6 采用廣義阻抗變換（GIC）的有源橢圓函數(shù)高通濾波器 128

4.2.7 恒延遲高通濾波器 130

參考文獻 131

第5章 帶通濾波器 132

5.1 LC 帶通濾波器 132

5.1.1 寬帶濾波器 132

5.1.2 窄帶濾波器 134

5.1.3 并聯(lián)諧振電路的設(shè)計 140

5.1.4 串聯(lián)諧振電路的設(shè)計 145

5.1.5 同步調(diào)諧濾波器 146

5.1.6 窄帶耦合諧振電路 147

5.1.7 預(yù)失真帶通濾波器 152

5.1.8 橢圓函數(shù)帶通濾波器 155

5.2 有源帶通濾波器 160

5.2.1 寬帶濾波器 161

5.2.2 低通極點和零點的帶通變換 163

5.2.3 有源帶通電路的靈敏度 167

5.2.4 全極點帶通結(jié)構(gòu) 168

5.2.5 橢圓函數(shù)帶通濾波器 182

參考文獻 193

第6章 帶阻濾波器 194

6.1 LC帶阻濾波器 194

6.1.1 帶阻電路變換 194

6.1.2 全極點帶阻濾波器 195

6.1.3 橢圓函數(shù)帶阻濾波器 198

6.1.4 空網(wǎng)絡(luò) 204

6.2 有源帶阻濾波器 208

6.2.1 寬帶有源帶阻濾波器 209

6.2.2 低通極點的帶阻變換 211

6.2.3 窄帶有源帶阻濾波器 214

6.2.4 有源空網(wǎng)絡(luò) 221

參考文獻 225

第7章 時域網(wǎng)絡(luò) 226

7.1 全通傳遞函數(shù) 226

7.1.1 一階全通傳遞函數(shù) 226

7.1.2 二階全通傳遞函數(shù) 227

7.2 延遲均衡節(jié)電路 228

7.2.1 LC全通結(jié)構(gòu) 228

7.2.2 有源全通結(jié)構(gòu) 232

7.3 全通延遲線設(shè)計 236

7.3.1 低通到全通變換 236

7.3.2 LC延遲線 238

7.3.3 有源延遲線 240

7.4 濾波器的延遲均衡 241

7.4.1 一階均衡器 243

7.4.2 二階均衡器 245

7.5 寬帶90°相位移網(wǎng)絡(luò) 249

7.6 采用重復元件的無源延遲線設(shè)計 254

7.6.1 全通延遲線 254

7.6.2 鏡像參數(shù)非對稱延遲線 255

參考文獻 256

第8章 LC濾波器設(shè)計的改進和阻性網(wǎng)絡(luò)的使用 257

8.1 簡介 257

8.2 抽頭電感器 257

8.3 電路變換 260

8.3.1 諾頓電容變壓器 260

8.3.2 窄帶近視 262

8.4 有寄生電容的設(shè)計 264

8.5 不合理Q值的幅度均衡 266

8.6 節(jié)省線圈繞組的橢圓函數(shù)帶通濾波器 269

8.7 濾波器調(diào)節(jié)方法 273

8.8 測試方法 274

8.8.1 插入損耗和頻率響應(yīng) 274

8.8.2 濾波器網(wǎng)絡(luò)輸入阻抗 275

8.8.3 時域工作特性 277

8.8.4 群延遲 277

8.8.5 電感Q值測量 279

8.9 不等阻抗的設(shè)計 280

8.9.1 指數(shù)抽頭的阻抗標定 280

8.9.2 用于阻抗匹配的最小損耗接口 280

8.9.3 設(shè)計用于阻抗匹配的非對稱阻性T和"para" label-module="para">

8.10 對稱衰減器 283

8.10.1 對稱T和"para" label-module="para">

8.10.2 橋T衰減器 284

8.11 功率分配器 284

8.11.1 電阻性功率分配器 284

8.11.2 魔T分配器 285

8.12 現(xiàn)有設(shè)計中引入傳輸零點 286

參考文獻 288

第9章 LC和有源濾波器的元件選擇 289

9.1 基本磁學概念回顧 289

9.1.1 測量單位 289

9.1.2 磁飽和和直流極化 290

9.1.3 電感損耗 290

9.1.4 空氣間隙效應(yīng) 291

9.2 磁性材料和電感的物理形狀因子 291

9.2.1 磁性材料 292

9.2.2 磁性線圈結(jié)構(gòu) 293

9.2.3 表面安裝射頻（RF）電感 294

9.3 電容器的選用 295

9.3.1 電介質(zhì)性能 296

9.3.2 電容器的結(jié)構(gòu) 297

9.3.3 用于濾波器的電容器選用 299

9.4 電阻 304

9.4.1 固定電阻 304

9.4.2 可變電阻 307

9.4.3 電阻的約翰遜（熱）噪聲 308

參考文獻 309

第10章 歸一化濾波器設(shè)計表 310

第11章 開關(guān)電容濾波器 350

11.1 簡介 350

11.2 開關(guān)電容濾波器理論 350

11.2.1 開關(guān)電阻 350

11.2.2 作為一個功能電路的基本積分器 351

11.2.3 開關(guān)電容濾波器噪聲的限制 352

11.3 通用開關(guān)電容二階濾波器 352

11.3.1 工作模式 353

11.3.2 工作模式特點 356

11.3.3 采用MF10和LMF100的雙通用二階濾波器 357

11.4 開關(guān)電容濾波器的類型 360

11.4.1 通用型 360

11.4.2 采用微處理器的可編程通用開關(guān)電容濾波器 361

11.4.3 引腳可編程通用開關(guān)電容濾波器 361

11.4.4 專用開關(guān)電容濾波器 362

11.5 開關(guān)電容濾波器選用指南 362

參考文獻 363

第12章 可調(diào)和固定延遲與幅度均衡器 364

12.1 均衡的需求 364

12.2 均衡工作過程 364

12.2.1 幅度均衡 364

12.2.2 延遲均衡 366

12.3 用于幅度和延遲均衡器的極-零概念 367

12.4 可調(diào)延遲和幅度均衡器電路 367

12.4.1 LC延遲均衡器 367

12.4.2 LC延遲和幅度均衡器 369

12.4.3 有源延遲和幅度均衡器 371

參考文獻 375

第13章 電壓反饋運算放大器 376

13.1 基本運算放大器理論回顧 376

13.1.1 理想放大器 376

13.1.2 反相放大器 377

13.1.3 同相放大器 378

13.1.4 差分輸入放大器 379

13.1.5 差分輸入和輸出放大器電路 380

13.2 非理想放大器分析 380

13.2.1 同相放大器分析 380

13.2.2 反相放大器分析 381

13.2.3 穩(wěn)定性 381

13.2.4 開環(huán)增益效應(yīng) 383

13.3 掌握運算放大器技術(shù)指標 384

13.3.1 帶寬和增益 384

13.3.2 相位和增益裕量 384

13.3.3 DC偏移 384

13.3.4 擺率限制 385

13.3.5 建立時間 386

13.3.6 共模抑制比 386

13.3.7 輸出電壓擺動 386

13.3.8 噪聲 386

13.3.9 總諧波失真（THD） 387

13.4 電源供電考慮 388

13.5 運算放大器的選用 390

13.5.1 運算放大器的類型 390

13.5.2 運算放大器的封裝 390

13.5.3 常用的放大器 390

13.6 在生產(chǎn)制造過程中的有關(guān)考慮 392

參考文獻 393

第14章 線性放大器應(yīng)用 394

14.1 電阻性反饋網(wǎng)絡(luò) 394

14.1.1 加和減信號 394

14.1.2 儀器用放大器 396

14.1.3 交流耦合放大器 397

14.1.4 用于高輸入阻抗的電壓跟隨器自舉電路 399

14.1.5 用于降低反相放大器反饋環(huán)路電阻值的T網(wǎng)絡(luò) 399

14.1.6 用于高輸入阻抗的自舉反相放大器電路 400

14.2 電流-電壓和電壓-電流變換器 400

14.2.1 電流-電壓變換器 400

14.2.2 電壓-電流變換器（電流源） 401

14.2.3 Howland電流泵 403

14.2.4 電流型放大器 404

14.3 橋式放大器 405

參考文獻 406

第15章 非線性電路 407

15.1 理想整流器與應(yīng)用 407

15.1.1 半波精密整流電路 408

15.1.2 全波精密整流電路 409

15.1.3 峰值檢波器 410

15.1.4 取樣和保持電路 410

15.2 自動增益控制 412

15.3 對數(shù)和反對數(shù)電路 415

15.4 乘法器 417

15.4.1 吉爾伯特單元 417

15.4.2 乘法器參數(shù) 417

15.4.3 乘法器的數(shù)學功能 418

15.5 調(diào)制器 419

參考文獻 420

第16章 波形成形 421

16.1 積分器和微分器 421

16.1.1 理想積分器 421

16.1.2 一種實用積分器 422

16.1.3 微分器 423

16.2 比較器 424

16.2.1 基本比較器 424

16.2.2 窗口比較器 426

16.2.3 回滯 426

16.2.4 限幅器 428

16.2.5 采用比較器的延時電路 429

參考文獻 431

第17章 波形產(chǎn)生 432

17.1 正弦波信號發(fā)生器 432

17.1.1 相移振蕩器 432

17.1.2 維恩（Wien）橋式振蕩器 435

17.1.3 多反饋帶通振蕩器 436

17.2 非正弦信號波形的產(chǎn)生 436

17.2.1 方波張弛振蕩器 436

17.2.2 三角波張弛振蕩器 437

17.2.3 555定時器 438

17.2.4 六反相器RC振蕩器 442

參考文獻 447

第18章 電流反饋放大器 448

18.1 電流反饋放大器簡介 448

18.2 電流反饋放大器的分析和應(yīng)用 449

18.2.1 電流反饋放大器模型 449

18.2.2 穩(wěn)定性 451

18.2.3 電流反饋運算放大器的擺率 452

18.2.4 采用電流反饋運算放大器實現(xiàn)電壓反饋放大器的設(shè)計 453

參考文獻 454

第19章 大信號放大器 455

19.1 D類音頻放大器 455

19.1.1 半橋電路拓撲 455

19.1.2 全橋拓撲 457

19.1.3 沒有輸出濾波器的D類工作 457

19.1.4 D類LC濾波器設(shè)計 458

19.2 分頻網(wǎng)絡(luò) 461

19.3 變壓器耦合線路驅(qū)動器結(jié)構(gòu) 463

19.3.1 傳統(tǒng)變壓器耦合線路驅(qū)動器 463

19.3.2 差分變壓器耦合線路驅(qū)動器 463

19.3.3 有源輸出阻抗線路驅(qū)動器 464

19.4 熱管理 466

參考文獻 469

附錄A 軟件下載 470

A.1 軟件下載 470

A.2 安裝和使用“濾波器解決方案”（書版） 470

A.3 安裝和使用“ELI 1.0”程序，用于高達31階的奇數(shù)階橢圓函數(shù)低

通濾波器設(shè)計 471

A.4 FLTRFORM.XLS公式電子表格 471

本手冊共分19章，分別對各種有源、無源濾波器的設(shè)計、濾波器計算機輔助設(shè)計、濾波器響應(yīng)的數(shù)學特性、線性電路、非線性電路、預(yù)失真電路、阻抗變換、開關(guān)電容濾波器、幅度均衡器、延遲均衡、波形產(chǎn)生與變換、反饋放大器和大信號輸出放大器、功率放大器的散熱設(shè)計、揚聲器分頻網(wǎng)絡(luò)、電壓反饋、電流反饋放大器工作特性等內(nèi)容做了分析討論。

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