Радиоэлектроника. Электротехника

Активные фильтры и генераторы: Проектирование и схемотехника с использованием интегрированных микросхем

год издания — 2010, кол-во страниц — 416, ISBN — 978-5-94836-247-2, 978-3-540-71737-9, тираж — 3000, язык — русский, тип обложки — твёрд. 7БЦ, масса книги — 700 гр., издательство — Техносфера

серия — Мир электроники

цена: 1000.00 руб

Lutz v. Wangenheim
Aktive Filter
und Oszillatoren
Entwurf und Schaltungstechnik
mit integrierten Bausteinen

Mit 153 Abbildungen und 26 Tabellen

Springer, 2008

Пер. с нем. Т. Н. Зазаевой

Формат 70x100 1/16. Бумага офсетная №1, плотность 65 г/м². Печать офсетная

Эта книга знакомит читателя с современными методами обработки аналогового сигнала. В издании рассматривается схемотехника активных цепей с использованием обычных и новых усилителей ICs (усилители, интеграторы и преобразователи полного сопротивления), проектирование, расчёт и сравнение различных схем фильтров; использование компьютерных программ при проектировании фильтров, синус-генераторы с интегрированными усилителями. Пожалуй, впервые в специализированной литературе эта тема раскрывается настолько подробно и в таком объёме.

Книга является удобным справочником для инженеров и исследователей, стремящихся расширить свои знания в области аналоговой обработки сигнала.

От автора	8
Используемые символы и обозначения	11
Введение	16

ГЛАВА 1. ТЕОРЕТИЧЕСКИЕ ОСНОВЫ	19

1.1. Линейные четырёхполюсники	19
1.1.1. Комплексная частота	19
1.2.2. Передаточная функция	23
1.3.3. Системная функция	25
1.4.4. Линейные цепи во временной и частотной области	26
1.5.5. Распределение полюсов и устойчивость	30
1.2. Характеристики фильтров второго порядка	33
1.2.1. Биквадратная системная функция	34
1.2.2. Классификация фильтров	35
1.2.3. Характеристики полюсов	36
1.3. Фильтр-прототип нижних частот	41
1.3.1. Фильтр нижних частот второго порядка	41
1.3.2. Схема допусков (технические требования)	44
1.3.3. Принцип аппроксимации характеристики фильтра нижних частот	46
1.3.4. Фильтр нижних частот n-го порядка	47
1.4. Аппроксимации характеристик фильтра нижних частот	49
1.4.1. Фильтры Баттерворта	50
1.4.2. Фильтры Чебышёва	55
1.4.3. Инверсные фильтры Чебышёва	58
1.4.4. Эллиптические фильтры	64
1.4.5. Фильтры Томпсона-Бесселя	67
1.4.6. Сравнение стандартных аппроксимаций	78
1.4.7. Другие методы аппроксимации	82
1.5. Частотные преобразования	86
1.5.1. Преобразование типа НЧ → НЧ	86
1.5.2. Преобразование типа НЧ → ВЧ	88
1.5.3. Преобразование типа НЧ → ПП	90
1.5.4. Преобразование типа НЧ → ПЗ	100
1.5.5. Преобразование типа НЧ → ВП	101
1.5.6. Преобразование нормированных НЧ-элементов	102

ГЛАВА 2. ОСНОВНЫЕ МЕТОДЫ РЕАЛИЗАЦИИ АКТИВНЫХ
ФИЛЬТРОВ	108

2.1. Каскадная реализация	109
2.1.1. Модель обратной связи и передаточная функция	109
2.1.2. Получение комплексно-сопряжённых полюсов	112
2.1.3. Получение конечных нулей передачи	115
2.1.4. Каскадная реализация на элементах ОКС	115
2.1.5. Параллельные структуры	116
2.2. Моделирование двухполюсника с помощью конвертора полного
сопротивления	116
2.2.1. Конвертор полного сопротивления	116
2.2.2. Электронное моделирование индуктивности	118
2.2.3. Метод проектирования на основе ЧЗОС	119
2.2.4. Метод внедрения	124
2.2.5. Правила разработки для метода на основе ОКС	126
2.3. Разработка фильтров с использованием многопетлевой
обратной связи	126
2.3.1. Реализация методом переменных состояния	127
2.3.2. Структура второго порядка, полученная методом переменных
состояния	131
2.3.3. Реализация методом FLF-структур	134
2.4. Выводы	137

ГЛАВА 3. АКТИВНЫЕ БАЗОВЫЕ ЭЛЕМЕНТЫ	140

3.1. Операционный усилитель	141
3.1.1. Свойства и характеристики	141
3.1.2. Неинвертирующий усилитель	151
3.1.3. Инвертирующий усилитель	152
3.1.4. Суммирующий усилитель	154
3.1.5. Инвертирующий интегратор	155
3.1.6. Неинвертирующий интегратор	157
3.1.7. Фильтр нижних частот первого порядка (демпфированный
интегратор)	160
3.1.8. Отрицательный конвертор полного сопротивления (NIC)	161
3.2. Обобщённый конвертор полного сопротивления (ОКС)	164
3.2.1. Принцип действия и свойства	164
3.2.2. ОКС как двухполюсник для моделирования индуктивности	166
3.2.3. ОКС как двухполюсник для реализации ЧЗОС	166
3.2.4. ОКС в качестве согласующего двухполюсника (метод
внедрения)	168
3.2.5. ОКС в качестве реализуемого каскадным методом
фильтрующего четырёхполюсника	169
3.3. Усилитель напряжения, управляемый током (УНУТ)	170
3.3.1. Свойства и характеристики	170
3.3.2. Основные схемы	175
3.4. Усилитель тока, управляемый напряжением (УТУН)	176
3.4.1. Свойства и характеристики	176
3.4.2. Схемы на УТУН	179
3.5. Преобразователь тока (Current Conveyor)	182
3.5.1. Принцип действия и свойства	182
3.5.2. Основные схемы	184

ГЛАВА 4. КАСКАДНАЯ РЕАЛИЗАЦИЯ	186

4.1. Обзор	186
4.2. Фильтрующие звенья с одинарной обратной связью	187
4.2.1. Общая структура	187
4.2.2. Фильтр нижних частот	191
4.2.3. Фильтр верхних частот	202
4.2.4. Полосно-пропускающий фильтр	208
4.3. Фильтрующие звенья с двойной обратной связью	217
4.3.1. Общая структура	217
4.3.2. Фильтр нижних частот	220
4.3.3. Фильтр верхних частот	224
4.3.4. Полосно-пропускающий фильтр	225
4.4. Фильтрующие звенья с конвертором полного сопротивления	232
4.4.1. Фильтр нижних частот	233
4.4.2. Фильтр верхних частот	234
4.4.3. Полосно-пропускающий фильтр	234
4.4.4. Влияние реальных свойств усилителя	236
4.5. Фильтрующие звенья с конечными нулями	237
4.5.1. Всечастотный фильтр	237
4.5.2. Фильтрующие звенья с заграждающей характеристикой	244
4.5.3. Эллиптические фильтры нижних частот	249
4.6. Биквадратные и универсальные фильтры	255
4.6.1. Основные структуры для метода переменных состояния	255
4.6.2. Схемы с инвертирующими интеграторами	256
4.6.3. Схемы с демпфированным интегратором	259
4.6.4. Структура с опережающей обратной связью	265
4.6.5. Параллельная структура	267
4.7. Фильтрующие звенья на УТУН и преобразователях тока	269
4.7.1. Схемы на УТУН	270
4.7.2. Схемы на УТУН и конденсаторах	272
4.7.3. Схемы на преобразователях тока	277
4.8. Выводы и рекомендации	281
4.8.1. Критерии принятия решения при выборе схемы	281
4.8.2. Сравнительный обзор	286

ГЛАВА 5. ПРЯМОЙ СИНТЕЗ ФИЛЬТРОВ	291

5.1. Моделирование компонентов с помощью активных элементов	291
5.1.1. Фильтр нижних частот	291
5.1.2. Фильтр верхних частот	295
5.1.3. Полосно-пропускающий фильтр	296
5.2. Схемы фильтров с многопетлевой обратной связью	299
5.2.1. Структура типа «чехарда»	299
5.2.2. Реализация методом FLF-структур	303

ГЛАВА 6. МЕТОДЫ СИНТЕЗА АКТИВНЫХ ФИЛЬТРОВ
НА ПЕРЕКЛЮЧАЕМЫХ КОНДЕНСАТОРАХ	310

6.1. Введение в дискретную обработку сигнала	311
6.1.1. Системная функция и z-преобразование	312
6.1.2. Преобразование частотных переменных	315
6.2. Основные элементы на переключаемых конденсаторах	321
6.2.1. Инвертирующий интегратор на основе прямой аппроксимации
Эйлера	322
6.2.2. Инвертирующий интегратор на основе обратной аппроксимации
Эйлера	325
6.2.3. Инвертирующий билинейный интегратор	326
6.2.4. Дифференциатор	327
6.2.5. Фильтр нижних частот первого порядка	328
6.3. Проектирование и использование фильтров на переключаемых
конденсаторах	329
6.3.1. Методы разработки	329
6.3.2. Усилительная техника	334
6.3.3. Использование интегральных схем фильтров на переключаемых
конденсаторах	335
6.4. Моделирование фильтров на переключаемых конденсаторах
в частотной области	339
6.4.1. Непрерывная во времени модель комбинации переключателя
и конденсатора	339
6.4.2. Пример моделирования фильтра нижних частот первого
порядка на переключаемых конденсаторах	346

ГЛАВА 7. АВТОМАТИЗИРОВАННОЕ ПРОЕКТИРОВАНИЕ ФИЛЬТРОВ	351

7.1. Общая информация	351
7.2. Компьютерные программы для проектирования фильтров	351
7.2.1. Системный обзор	351
7.2.2. Пример проектирования фильтров с использованием
компьютерных программ	360
7.2.3. Выводы, ограничения и оценки	363
7.3. Оптимизация фильтров с использованием компьютерных программ	365
7.3.1. Постановка задачи	365
7.3.2. Оптимизация фильтров посредством согласования полюсов	367
7.3.3. Примеры оптимизации фильтров посредством согласования
полюсов	368
7.3.4. Выводы	373

ГЛАВА 8. ЛИНЕЙНЫЕ ГЕНЕРАТОРЫ	376

8.1. Теоретические основы	376
8.1.1. Принцип работы генератора	376
8.1.2. Условие колебаний	377
8.2. Структуры генераторов	385
8.2.1. Четырёхполюсные генераторы	385
8.2.2. Двухполюсные генераторы	386
8.2.3. Критерии выбора	386
8.3. Схемы четырёхполюсного генератора	387
8.3.1. Полосно-пропускающий RC-генератор	387
8.3.2. RC-генератор нижних частот	389
8.3.3. Всечастотный генератор	391
8.3.4. Квадратурный генератор	392
8.4. Схемы двухполюсного генератора	396
8.4.1. Затухание резонансного контура с отрицательным
конвертором сопротивления	396
8.4.2. Резонатор на обобщённом конверторе сопротивления	400
8.5. Выводы	404

Литература	407

Книги на ту же тему

Моделирование интегральных микротехнологий, приборов и схем, Бубенников А. Н., 1989
Моделирование и оптимизация на ЭВМ радиоэлектронных устройств, Бененсон З. М., Елистратов М. Р., Ильин Л. К., Кравченко С. В., Сухов Д. М., Удлер М. А., 1981
Алгоритмы анализа электронных схем. — 2-е изд., перераб. и доп., Сигорский В. П., Петренко А. И., 1976
Анализ и синтез линейных радиоэлектронных цепей с помощью графов: Аналоговые и цифровые фильтры, Остапенко А. Г., 1985
Расчёт элементов цифровых устройств: Учебное пособие. — 2-е изд., перераб. и доп., Преснухин Л. Н., Воробьёв Н. В., Шишкевич А. А., 1991
Аналоговая электроника. Основы, расчёт, моделирование (без CD), Наундорф У., 2008
Микроэлектронные схемы цифровых устройств. — 4-е изд., перераб. и доп., Букреев И. Н., Горячев В. И., Мансуров Б. М., 2009
Схемотехническое проектирование и моделирование радиоэлектронных устройств (без CD), Антипенский Р. В., Фадин А. Г., 2007
Вводный курс цифровой электроники, Фрике К., 2003
Полупроводниковая схемотехника: Справочное руководство, Титце У., Шенк К., 1983
Интегральные микросхемы в усилительных устройствах. Анализ и расчёт, Лурье О. Б., 1988
Цифровые фильтры и их применение, Каппелини В., Константинидис А. Д., Эмилиани П., 1983
Оптимальные фильтры и накопители импульсных сигналов. — 2-е изд., перераб. и доп., Лезин Ю. С., 1969
Цифровые интегральные микросхемы в информационно-измерительной аппаратуре, Зельдин Е. А., 1986
Механические фильтры в электронике, Джонсон Р., 1986

http://knigoprovod.com

/Наука и Техника/Радиоэлектроника. Электротехника

ОГЛАВЛЕНИЕ

Книги на ту же тему