Хьюлсман Л. П., Аллен Ф. Е. Введение в теорию и расчет активных фильтров

ББК 32.844 XI Г

УДК 621.372.54

Хьюлсман Л. П., Аллен Ф. Е.

XI1 Введение в теорию и расчет активных фильтров: Пер. с англ.—М.: Радио и связь, 1984.— 384 с, ил.

В пер.: 2 р. 20 к.

Рассмотрены проблемы фильтрации и проведено сравнение активных и пассивных HJLC-фильтров. Освещены вопросы классификации фильтров, нормирования частоты и полного сопротивления, аппроксимации, чувстви­тельности (в частности, многопараметрической). Описаны методы реализа­ции активных НС-цепей и методы замены пассивных НС-цепей их актив­ными аналогами. Приведены таблицы элементов пассивных НЧ прототипов.

Для инженерно-технических работников. Будет полезна студентам вузов.

2402020000-029 ББК 32.844

X 37-83

046(01 )-84 6Ф2.13

Редакция переводной литературы

LAWRENCE P. HUELSMAN, PHILLIP E. ALLEN

INTRODUCTION TO THE THEORY AND DESIGN OF ACTIVE FILTERS

(g) 1980 by McGraw-Hill

Перевод на русский язык, предисловие редактора перевода,

примечания редактора и переводчика.

Издательство «Радио и связь», 1984.

Содержание книги Введение в теорию и расчет активных фильтров

Предисловие редактора перевода
Предисловие

1. Введение
Функции цепи
Свойства функций цепи
Типы фильтров
Нормирование частоты и полного сопротивления
Пример использования фильтров
Задачи

2. Аппроксимация
Аппроксимация амплитудно-частотной характеристики. Максимально плоская характеристика
Аппроксимация амплитудно-частотной характеристики. Равноволновая характеристика
Аппроксимация амплитудно-частотной характеристики
Эллиптическая характеристика
Преобразование комплексной частотной переменной
Аппроксимация фазо-частотной характеристики
Характеристики во временной области
Выводы
Задачи

3. Чувствительность
Относительная чувствительность
Чувствительность функций цепи
Чувствительность коэффициентов
Ненормированная чувствительность корней
Чувствительности Q, озп и нормированная чувствительность корней
Многопараметрическая статистическая чувствительность
Машинный расчет чувствительности с помощью метода присоединенных цепей
Выводы
Задачи

4. ЯС-фильтры на усилителях. Часть 1
ЯС-фильтры на усилителях
Фильтры нижних частот на одном усилителе с конечным коэффициентом усиления
Полосовые фильтры и фильтры верхних частот на одном усилителе с положительным коэффициентом усиления
Фильтры, реализующие комплексно-сопряженные нули
Фильтры высоких порядков
Усилители с конечным коэффициентом усиления
Чувствительность частотно-зависимых параметров цепи
Выводы
Задачи

5. ЯС-фильтры на усилителях. Часть 2
Фильтры на одном усилителе с бесконечным коэффициентом усиления
Фильтр с использованием нескольких усилителей
Универсальный активный фильтр
Интеграторы
Эффект увеличения добротности
Частотно-зависимая чувствительность
Реализации, не зависимые от произведения GB
Выводы
Задачи

6. Методы моделирования пассивных цепей
Элементы активных цепей. Моделирование индуктивности
Частотно-зависимые отрицательные сопротивления
Методы структурно-перекрытой реализации
Основной резонаторный блок
Параллельно-каскадный метод
Чувствительность
Активные элементы цепи
Частотно-зависимая чувствительность
Выводы
Задачи

7.Заключение
Фильтры в области высоких частот
Аналоговые фильтры с выборкой данных
Примеры реализации и использования активных фильтров
Задачи

Приложения
А. Реализация пассивных фильтров нижних частот
Б. Свойства операционных усилителей
Список литературы

Предисловие редактора перевода

В марте 1880 г. русский военный связист капитан Игнатьев впервые использовал проводную линию связи для одновременной передачи телефонного и телеграфного сигналов. Их разделение на приемном конце выполнялось с помощью конденсатора и катушки индуктивности. Это было первое применение фильтрации в технике электрической связи.

В современной радиоэлектронике электрические фильтры нахо­дят широчайшее применение в аппаратуре самого разнообразно­го назначения. Техника фильтрации непрерывно развивается. Ос­новной движущей силой этого развития в настоящее время является микроминиатюризация. Как известно, микроэлектроника — это путь разрешения противоречия между непрерывно увеличиваю­щейся сложностью радиоэлектронных систем и неизбежным, при традиционных способах конструирования, ухудшением их качест­венных характеристик, особенно надежностных.

В части миниатюризации цифровых устройств уже достигнут огромный прогресс. Однако миниатюризация может дать ожидае­мый от нее эффект лишь при комплексном подходе, охватывающем также аналоговые устройства, важную и неотъемлемую часть ко­торых составляют устройства частотной селекции. В этом отноше­нии проблема миниатюризации решается особенно трудно. Можно назвать по меньшей мере три причины этого. Во-первых, чувстви­тельность характеристик любой электрической цепи ко всякого ро­да дестабилизирующим воздействиям в сильной мере зависит от ее частотной избирательности: чем более избирательна цепь, тем, при прочих равных условиях, она менее стабильна. Во-вторых, час­тотно-избирательные устройства из-за огромного разнообразия требований к их характеристикам (частотному диапазону, ширине полосы пропускания, требуемому затуханию в полосе задержива­ния и т. д.) почти не поддаются унификации. В-третьих, из-за чрезвычайно широкого диапазона частот, используемого современ­ной радиоэлектроникой, для создания резонансных систем необхо­димо использовать самые различные принципы и физические явления.

В настоящее время, помимо традиционных LC-фильтров с обтемными элементами, известны такие типы фильтров, как электро-механические, магнитострикционные, спиральные (объемные и в планарном исполнении), цифровые, кварцевые (с сосредоточенны­ми элементами и монолитные), пьезокерамические, акустоэлектронные, с зарядовой связью, оптоэлектронные, электротепловые, СВЧ фильтры с сосредоточенными и квазисосредоточенными моментами, волноводные, коаксиальные, полосковые (гребенчатые, встречно-стержневые, шпилечные) и т. д.

Активные jRC-фильтры, которым посвящена очередная книга Л. П. Хьюлсмана (на этот раз в соавторстве с Ф. Е. Алленом), из­даваемая в русском переводе, — средство решения проблемы ми­ниатюризации в низкочастотном диапазоне до нескольких десят­ков, в будущем, возможно, сотен килогерц. Содержание предлагае­мой читателю книги существенно отличается от предыдущих книг того же автора, издававшихся в СССР. Прежде всего, введена глава, посвященная вопросам аппроксимации; до последнего вре­мени в западных публикациях по активным фильтрам, в отличие от работ отечественных авторов, вопросы аппроксимации игно­рировались. Материал гл. 2, посвященный аппроксимации, пред­ставлен в доступной форме и охватывает основные вопросы ап­проксимации не только АЧХ, но и ФЧХ; имеется также небольшой раздел, касающийся характеристик во временной области.

В существенно обновленном виде дан материал по чувствитель­ности. Как и в отечественной работе¹, введена и рассмотрена чув­ствительность коэффициентов аппроксимационного выражения. Рассматриваются чувствительности добротности и резонансной частоты, а также многопараметрическая чувствительность.

Из схемных реализаций гораздо большее внимание, чем ранее, уделено решениям, обеспечивающим лучшую стабильность частот­ных характеристик. Практически полностью исключены реализа­ции на конверторах отрицательного сопротивления, которым мно­гие авторы, и в их числе Л. П. Хьюлсман, уделяли в свое время достаточно большое внимание. В то же время две главы отведены реализациям активных цепей на усилителях и одна глава, поме­щенная почти в конце книги, что, видимо, должно подчеркнуть перспективность изложенного в ней материала, — методам моде­лирования пассивных цепей, обеспечивающих наилучшие по ста­бильности характеристики. Наконец, в заключительной главе дан материал по сравнительно высокочастотным активным /^-фильт­рам и фильтрам с коммутируемыми емкостями, которые авторы считают наиболее подходящими для реализации в виде интеграль­ных схем.

В целом книга представляет собой интересный опыт система­тизированного изложения теории активных RC-цепеи на уровне, достигнутом к 1980 г., и есть основания надеяться на то, что она найдет положительный отклик у советских читателей. Все замеча­ния по переводу следует направлять по адресу: изд-во «Радио и связь», 101000, Москва, Почтамт, а/я 693.

Скачать книгу Хьюлсман Л. П., Аллен Ф. Е. Введение в теорию и расчет активных фильтров. Москва, Издательство Радио и связь, 1984