模拟滤波器与电路设计手册

本手册共分19章，分别对各种有源、无源滤波器的设计、滤波器计算机辅助设计、滤波器响应的数学特性、线性电路、非线性电路、预失真电路、阻抗变换、开关电容滤波器、幅度均衡器、延迟均衡、波形产生与变换、反馈放大器和大信号输出放大器、功率放大器的散热设计、扬声器分频网络、电压反馈、电流反馈放大器工作特性等内容做了分析讨论。

第1章 现代网络理论介绍 1 1.1 极-零概念 1 1.2 利用多项式合成滤波器 5 1.2.1 通过扩展驱动点阻抗合成 5 1.2.2 不等终端的合成 7 1.2.3 等同系数合成 8 1.3 有源与无源滤波器 9 1.3.1 频率 9 1.3.2 尺寸要求 9 1.3.3 经济性和易于制造性 9 1.3.4 易于调整 9 参考文献 10 第2章 选择响应特性 11 2.1 频率特性归一化 11 2.1.1 频率和阻抗缩放比例 11 2.1.2 低通滤波器的归一化 14 2.1.3 高通滤波器的归一化 15 2.1.4 带通滤波器归一化 17 2.1.5 带阻归一化 22 2.2 瞬态响应 26 2.2.1 非均匀时间延迟的影响 26 2.2.2 网络的阶跃响应 29 2.2.3 冲激响应 30 2.2.4 瞬态工作特性的预测 31 2.3 巴特沃斯优选平坦振幅 36 2.4 切比雪夫响应 39 2.5 贝塞尔优选平坦延迟 48 2.6 线性相位与等纹波误差 50 2.7 过渡滤波器 54 2.8 同步调谐滤波器 57 2.9 椭圆函数滤波器 58 2.9.1 使用滤波器解决方案（书版）软件设计椭圆函数低通滤波器 62 2.9.2 使用ELI 1.0程序设计高达31阶奇数阶椭圆函数低通滤波器 63 2.10 切比雪夫止带的优选平坦延迟 63 2.11 帕普里斯很优“L”滤波器 64 参考文献 65 第3章 低通滤波器设计 66 3.1 低通滤波器 66 3.1.1 全极点滤波器 66 3.1.2 椭圆函数滤波器 67 3.1.3 损耗的影响 73 3.1.4 利用预失真设计 75 3.2 有源低通滤波器 78 3.2.1 全极点滤波器 79 3.2.2 VCVS统一电容器结构 87 3.2.3 低灵敏2阶节电路 88 3.2.4 椭圆函数VCVS滤波器 89 3.2.5 可变状态低通滤波器 93 3.2.6 广义阻抗变换器 100 3.3 最小相位移滤波器 106 参考文献 107 第4章 高通滤波器设计 108 4.1 LC高通滤波器 108 4.1.1 低通到高通的转换 108 4.1.2 T-?电容变换 112 4.2 有源高通滤波器 113 4.2.1 低通到高通变换 113 4.2.2 全极点高通滤波器 113 4.2.3 椭圆函数高通滤波器 115 4.2.4 状态可变高通滤波器 119 4.2.5 采用GIC的高通滤波器 127 4.2.6 采用广义阻抗变换（GIC）的有源椭圆函数高通滤波器 128 4.2.7 恒延迟高通滤波器 130 参考文献 131 第5章 带通滤波器 132 5.1 LC 带通滤波器 132 5.1.1 宽带滤波器 132 5.1.2 窄带滤波器 134 5.1.3 并联谐振电路的设计 140 5.1.4 串联谐振电路的设计 145 5.1.5 同步调谐滤波器 146 5.1.6 窄带耦合谐振电路 147 5.1.7 预失真带通滤波器 152 5.1.8 椭圆函数带通滤波器 155 5.2 有源带通滤波器 160 5.2.1 宽带滤波器 161 5.2.2 低通极点和零点的带通变换 163 5.2.3 有源带通电路的灵敏度 167 5.2.4 全极点带通结构 168 5.2.5 椭圆函数带通滤波器 182 参考文献 193 第6章 带阻滤波器 194 6.1 LC带阻滤波器 194 6.1.1 带阻电路变换 194 6.1.2 全极点带阻滤波器 195 6.1.3 椭圆函数带阻滤波器 198 6.1.4 空网络 204 6.2 有源带阻滤波器 208 6.2.1 宽带有源带阻滤波器 209 6.2.2 低通极点的带阻变换 211 6.2.3 窄带有源带阻滤波器 214 6.2.4 有源空网络 221 参考文献 225 第7章 时域网络 226 7.1 全通传递函数 226 7.1.1 一阶全通传递函数 226 7.1.2 二阶全通传递函数 227 7.2 延迟均衡节电路 228 7.2.1 LC全通结构 228 7.2.2 有源全通结构 232 7.3 全通延迟线设计 236 7.3.1 低通到全通变换 236 7.3.2 LC延迟线 238 7.3.3 有源延迟线 240 7.4 滤波器的延迟均衡 241 7.4.1 一阶均衡器 243 7.4.2 二阶均衡器 245 7.5 宽带90°相位移网络 249 7.6 采用重复元件的无源延迟线设计 254 7.6.1 全通延迟线 254 7.6.2 镜像参数非对称延迟线 255 参考文献 256 第8章 LC滤波器设计的改进和阻性网络的使用 257 8.1 简介 257 8.2 抽头电感器 257 8.3 电路变换 260 8.3.1 诺顿电容变压器 260 8.3.2 窄带近视 262 8.4 有寄生电容的设计 264 8.5 不合理Q值的幅度均衡 266 8.6 节省线圈绕组的椭圆函数带通滤波器 269 8.7 滤波器调节方法 273 8.8 测试方法 274 8.8.1 插入损耗和频率响应 274 8.8.2 滤波器网络输入阻抗 275 8.8.3 时域工作特性 277 8.8.4 群延迟 277 8.8.5 电感Q值测量 279 8.9 不等阻抗的设计 280 8.9.1 指数抽头的阻抗标定 280 8.9.2 用于阻抗匹配的最小损耗接口 280 8.9.3 设计用于阻抗匹配的非对称阻性T和?衰减器 281 8.10 对称衰减器 283 8.10.1 对称T和?衰减器 283 8.10.2 桥T衰减器 284 8.11 功率分配器 284 8.11.1 电阻性功率分配器 284 8.11.2 魔T分配器 285 8.12 现有设计中引入传输零点 286 参考文献 288 第9章 LC和有源滤波器的元件选择 289 9.1 基本磁学概念回顾 289 9.1.1 测量单位 289 9.1.2 磁饱和和直流极化 290 9.1.3 电感损耗 290 9.1.4 空气间隙效应 291 9.2 磁性材料和电感的物理形状因子 291 9.2.1 磁性材料 292 9.2.2 磁性线圈结构 293 9.2.3 表面安装射频（RF）电感 294 9.3 电容器的选用 295 9.3.1 电介质性能 296 9.3.2 电容器的结构 297 9.3.3 用于滤波器的电容器选用 299 9.4 电阻 304 9.4.1 固定电阻 304 9.4.2 可变电阻 307 9.4.3 电阻的约翰逊（热）噪声 308 参考文献 309 第10章 归一化滤波器设计表 310 第11章 开关电容滤波器 350 11.1 简介 350 11.2 开关电容滤波器理论 350 11.2.1 开关电阻 350 11.2.2 作为一个功能电路的基本积分器 351 11.2.3 开关电容滤波器噪声的 352 11.3 通用开关电容二阶滤波器 352 11.3.1 工作模式 353 11.3.2 工作模式特点 356 11.3.3 采用MF10和LMF100的双通用二阶滤波器 357 11.4 开关电容滤波器的类型 360 11.4.1 通用型 360 11.4.2 采用微处理器的可编程通用开关电容滤波器 361 11.4.3 引脚可编程通用开关电容滤波器 361 11.4.4 专用开关电容滤波器 362 11.5 开关电容滤波器选用指南 362 参考文献 363 第12章 可调和固定延迟与幅度均衡器 364 12.1 均衡的需求 364 12.2 均衡工作过程 364 12.2.1 幅度均衡 364 12.2.2 延迟均衡 366 12.3 用于幅度和延迟均衡器的极-零概念 367 12.4 可调延迟和幅度均衡器电路 367 12.4.1 LC延迟均衡器 367 12.4.2 LC延迟和幅度均衡器 369 12.4.3 有源延迟和幅度均衡器 371 参考文献 375 第13章 电压反馈运算放大器 376 13.1 基本运算放大器理论回顾 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 差分输入放大器 379 13.1.5 差分输入和输出放大器电路 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 稳定性 381 13.2.4 开环增益效应 383 13.3 掌握运算放大器技术指标 384 13.3.1 带宽和增益 384 13.3.2 相位和增益裕量 384 13.3.3 DC偏移 384 13.3.4 摆率 385 13.3.5 建立时间 386 13.3.6 共模抑制比 386 13.3.7 输出电压摆动 386 13.3.8 噪声 386 13.3.9 总谐波失真（THD） 387 13.4 电源供电考虑 388 13.5 运算放大器的选用 390 13.5.1 运算放大器的类型 390 13.5.2 运算放大器的封装 390 13.5.3 常用的放大器 390 13.6 在生产制造过程中的有关考虑 392 参考文献 393 第14章 线性放大器应用 394 14.1 电阻性反馈网络 394 14.1.1 加和减信号 394 14.1.2 仪器用放大器 396 14.1.3 交流耦合放大器 397 14.1.4 用于高输入阻抗的电压跟随器自举电路 399 14.1.5 用于降低反相放大器反馈环路电阻值的T网络 399 14.1.6 用于高输入阻抗的自举反相放大器电路 400 14.2 电流-电压和电压-电流变换器 400 14.2.1 电流-电压变换器 400 14.2.2 电压-电流变换器（电流源） 401 14.2.3 Howland电流泵 403 14.2.4 电流型放大器 404 14.3 桥式放大器 405 参考文献 406 第15章 非线性电路 407 15.1 理想整流器与应用 407 15.1.1 半波精密整流电路 408 15.1.2 全波精密整流电路 409 15.1.3 峰值检波器 410 15.1.4 取样和保持电路 410 15.2 自动增益控制 412 15.3 对数和反对数电路 415 15.4 乘法器 417 15.4.1 吉尔伯特单元 417 15.4.2 乘法器参数 417 15.4.3 乘法器的数学功能 418 15.5 调制器 419 参考文献 420 第16章 波形成形 421 16.1 积分器和微分器 421 16.1.1 理想积分器 421 16.1.2 一种实用积分器 422 16.1.3 微分器 423 16.2 比较器 424 16.2.1 基本比较器 424 16.2.2 窗口比较器 426 16.2.3 回滞 426 16.2.4 限幅器 428 16.2.5 采用比较器的延时电路 429 参考文献 431 第17章 波形产生 432 17.1 正弦波信号发生器 432 17.1.1 相移振荡器 432 17.1.2 维恩（Wien）桥式振荡器 435 17.1.3 多反馈带通振荡器 436 17.2 非正弦信号波形的产生 436 17.2.1 方波张弛振荡器 436 17.2.2 三角波张弛振荡器 437 17.2.3 555定时器 438 17.2.4 六反相器RC振荡器 442 参考文献 447 第18章 电流反馈放大器 448 18.1 电流反馈放大器简介 448 18.2 电流反馈放大器的分析和应用 449 18.2.1 电流反馈放大器模型 449 18.2.2 稳定性 451 18.2.3 电流反馈运算放大器的摆率 452 18.2.4 采用电流反馈运算放大器实现电压反馈放大器的设计 453 参考文献 454 第19章 大信号放大器 455 19.1 D类音频放大器 455 19.1.1 半桥电路拓扑 455 19.1.2 全桥拓扑 457 19.1.3 没有输出滤波器的D类工作 457 19.1.4 D类LC滤波器设计 458 19.2 分频网络 461 19.3 变压器耦合线路驱动器结构 463 19.3.1 传统变压器耦合线路驱动器 463 19.3.2 差分变压器耦合线路驱动器 463 19.3.3 有源输出阻抗线路驱动器 464 19.4 热管理 466 参考文献 469 附录A 软件下载 470 A.1 软件下载 470 A.2 安装和使用“滤波器解决方案”（书版） 470 A.3 安装和使用“ELI 1.0”程序，用于高达31阶的奇数阶椭圆函数低 通滤波器设计 471 A.4 FLTRFORM.XLS公式电子表格 471