Д. Джонсон, Дж. Джонсон, Г. Мур. Справочник по активным фильтрам

МОСКВА

Энергоатомиздат

1983

Рецензент В. А. Силаев

D. JOHNSON, J. JOHNSON, H. MOORE A handbook of active filters

Prentice-Hall, Inc., Englewood Cliffs, New Jersey 07623

Изложены основные методы расчета активных фильтров на операционных усилителях. Основное внимание уделяется вопросам расчета и реализации звеньев второго порядка. Все необходимые характеристики фильтров-прототипов приведены в приложениях, а расчетные формулы максимально упрощены. Включены данные по настройке звеньев. Особенностью справочника является то, что материал отдельных глав можно использовать совершенно независимо.

Для инженерно-технических работников в области автоматики, измерительной техники, радиоэлектроники, электротехники.

Джонсон Д. и др. Справочник по активным фильтрам: Пер. с англ./ Д. Джонсон, Дж. Джонсон, Г. Мур. — М: Энергоатомиздат, 1983. — 128 с.

Содержание книги
Справочник по активным фильтрам

Предисловие редактора перевода
Предисловие

Глава первая. Введение
1.1. Частотно-избирательные фильтры
1.2. Фильтры всепропускающий и с постоянным временем замедления
1.3. Передаточные функции
1.4. Элементы активных фильтров
1.5. Построение фильтров

Глава вторая. Фильтры нижних частот Баттерворта и Чебышева
2.1. Фильтры нижних частот
2.2. Фильтры Баттерворта
2.3. Фильтры Чебышева
2.4. Выбор минимального порядка
2.5. Фильтры нижних частот с многопетлевой обратной связью и бесконечным коэффициентом усиления
2.6. Фильтры нижних частот на ИНУН
2.7. Биквадратные фильтры нижних частот
2.8. Настройка фильтров второго порядка
2.9. Фильтры нечетного порядка
2.10. Расчет фильтра нижних частот с многопетлевой обратной связью
2.11. Расчет фильтра нижних частот на ИНУН
2.12. Расчет биквадратного фильтра нижних частот
2.13. Расчет фильтра нижних частот нечетного порядка

Глава третья. Фильтры нижних частот инверсные Чебышева и эллиптические
3.1. Инверсные фильтры Чебышева
3.2. Эллиптические фильтры
3.3. Эллиптические фильтры на ИНУН
3.4. Эллиптические фильтры на трех конденсаторах
3.5. Биквадратные эллиптические фильтры
3.6. Настройка инверсных Чебышева и эллиптических фильтров
3.7. Эллиптические фильтры нечетного порядка
3.8. Расчет эллиптического фильтра нижних частот на ИНУН
3.9. Расчет эллиптического фильтра нижних частот на трех конденсаторах
3.10. Расчет биквадратного эллиптического фильтра нижних частот
3.11. Расчет эллиптического фильтра нижних частот нечетного порядка

Глава четвертая. Фильтры верхних частот
4.1. Общий случай
4.2. Фильтры верхних частот с многопетлевой обратной связью и бесконечным коэффициентом усиления
4.3. Фильтры верхних частот на ИНУН
4.4. Биквадратные фильтры верхних частот
4.5. Инверсные Чебышева и эллиптические фильтры верхних частот
4.6. Настройка фильтров второго порядка
4.7. Фильтры верхних частот нечетного порядка
4.8. Расчет фильтра верхних частот с многопетлевой обратной связью
4.9. Расчет фильтра верхних частот на ИНУН
4.10. Расчет биквадратного фильтра верхних частот
4.11. Расчет эллиптического фильтра верхних частот на ИНУН
4.12. Расчет эллиптического фильтра верхних частот на трех конденсаторах
4.13. Расчет биквадратного эллиптического фильтра верхних частот
4.14. Расчет фильтра верхних частот нечетного порядка

Глава пятая. Полосно-пропускающие фильтры
5.1. Общий случай
5.2. Передаточные функции
5.3. Ширина переходных областей
5.4. Полосно-пропускающие фильтры с многопетлевой обратной связью и бесконечным коэффициентом усиления
5.5. Полосно-пропускающие фильтры на ИНУН
5.6. Биквадратные полосно-пропускающие фильтры
5.7. Инверсные Чебышева и эллиптические полосно-пропускающие фильтры
5.8. Настройка полосно-пропускающих звеньев второго порядка
5.9. Общие сведения по расчету и построению полосно-пропускающего фильтра
5.10. Расчет полосно-пропускающего фильтра с многопетлевой обратной связью
5.11. Расчет полосно-пропускающего фильтра на ИНУН
5.12. Расчет биквадратного полосно-пропускающего фильтра
5.13. Расчет эллиптического полосно-пропускающего фильтра на ИНУН
5.14. Расчет эллиптического полосно-пропускающего фильтра на трех конденсаторах
5.15. Расчет биквадратного эллиптического полосно-пропускающего фильтра

Глава шестая. Полосно-заграждающие фильтры
6.1. Общий случай
6.2. Передаточные функции
6.3. Ширина переходных областей
6.4. Полосно-заграждающий фильтр с многопетлевой обратной связью и бесконечным коэффициентом усиления
6.5. Полосно-заграждающие фильтры на ИНУН
6.6. Настройка полосно-заграждающих звеньев второго порядка
6.7. Общие сведения по расчету и построению полосно-заграждающего фильтра
6.8. Расчет полосно-заграждающего фильтра с многопетлевой обратной связью
6.9. Расчет полосно-заграждающего фильтра на ИНУН
6.10. Расчет эллиптического полосно-заграждающего фильтра на ИНУН
6.11. Расчет эллиптического полосно-заграждающего фильтра на трех конденсаторах
6.12. Расчет биквадратного эллиптического полосно-заграждающего фильтра

Глава седьмая. Всепропускающие фильтры и фильтры с постоянным временем замедления
7.1. Всепропускающие фильтры
7.2. Всепропускающие фильтры с многопетлевой обратной связью
7.3. Биквадратные всепропускающие фильтры
7.4. Фильтры Бесселя
7.5. Всепропускающие фильтры с постоянным временем замедления
7.6. Расчет всепропускающего фильтра с многопетлевой обратной связью
7.7. Расчет биквадратного всепропускающего фильтра
7.8. Расчет фильтра Бесселя с постоянным временем замедления
7.9. Расчет всепропускающего фильтра с постоянным временем замедления
Приложения
Список литературы

ПРЕДИСЛОВИЕ РЕДАКТОРА ПЕРЕВОДА

Наметившийся в последнее время переход от фундаментальных монографий к справочникам свидетельствует не только о решении проблем практического проектирования активных фильтров, но и о широком распространении последних. Главная трудность создания краткого справочника в условиях существования огромного количества моделей активных фильтров и методик их расчета заключается в выборе тех немногих моделей, которые могут служить промышленными стандартами. Советскому читателю предлагается одна из первых попыток такого выбора, основанная на зарубежной практике внедрения соответствующих разработок.

В справочнике представлен материал по всему комплексу проектирования активных фильтров: от таблиц аппроксимации заданных амплитудно- и фазочастотных характеристик до особенностей настройки. При этом из всех методов реализации выбран самый простой и распространенный — каскадное построение звеньев фильтров не выше второго порядка. В выборе этих звеньев фильтров хотя и чувствуется личная заинтересованность авторов, но в принципе отражены наиболее широко используемые на практике модели.

По данным справочника можно рассчитывать различные типы фильтров (нижних частот, верхних частот, полосно-пропускающие, полосно-заграждающие и постоянных времени замедления и фазы) даже новичкам в этой области. Поскольку авторы максимально упростили расчетные формулы и практически все характеристики фильтров табулированы, то проектирование можно осуществлять при помощи элементарного калькулятора или даже вручную.

Справочник ускорит внедрение в радиоаппаратуру таких малогабаритных избирательных устройств, какими являются активные фильтры.

И. Н. Теплюк

ПРЕДИСЛОВИЕ

В этой книге представлены упрощенные методы получения законченных практических конструкций активных фильтров с помощью подстановки численных значений в уравнения. Книга может быть полезна для всех разработчиков фильтров: от новичков до высококвалифицированных специалистов, поскольку в ней уже проведена трудоемкая работа по получению расчетных формул, а сами характеристики фильтров табулированы. В качестве элементов схем используются интегральные операционные усилители, сопротивления и емкости. Расчетные формулы дают стандартные, обычно имеющиеся в наличии номинальные значения элементов.

Отличительной особенностью книги является то, что помимо характеристик фильтров Баттерворта и Чебышева, обычно табулированных, включены также характеристики инверсных Чебышева и эллиптических фильтров. Во всех четырех случаях представлены характеристики фильтров 2—10-го порядков. Включены также характеристики фильтров Бесселя 2—6-го порядков.

На основе расчетных формул можно сконструировать следующие типы фильтров: Фильтры Баттерворта, Чебышева, инверсные Чебышева и эллиптические нижних и верхних частот с порядком, лежащим в пределах от 2 до 10, и полосно-пропускающие и полосно-заграждающие типы фильтров 2, 4, 6, ..., 20-го порядков.

Фазосдвигающие или всепропускающие фильтры 2-го порядка.

Фильтры Бесселя или фильтры с постоянным временем замедления 2—6-го порядков.

Всепропускающие с постоянным временем замедления фильтры 2—6-го порядков.

Для фильтров Чебышева и эллиптических выбрана неравномерность передачи в полосе пропускания 0,1; 0,5; 1; 2 и 3 дБ, а для фильтров инверсных Чебышева и эллиптических табулировано минимальное затухание в полосе задержания от 30 до-100 дБ с шагом 5 дБ.

Для каждого типа фильтра приведены наиболее широко используемые структуры: фильтров различной сложности, от схем на источниках напряжения, управляемых напряжением на одном операционном усилителе (ОУ), до биквадратных схем на трех ОУ.

Каждый тип фильтра рассмотрен в отдельной главе, а в конце главы приведено краткое изложение каждой методики расчета и даны практические рекомендации. Для большинства типов фильтров подробно-рассмотрены численные примеры и даны амплитудно-частотные характеристики реальных фильтров. Каждый тип снабжен, методиками настройки, а ширина переходных областей либо табулирована (для эллиптических фильтров), либо задана формулами.

Одной из особенностей книги являете» то, что материал каждой главы не зависит от других, а краткое изложение расчета в конце самой главы не связано с остальной ее частью. Следовательно, можно» использовать эти рекомендации для расчета практических фильтров без чтения или понимания материала самих глав.

При подготовке этой книги бесценное содейстеие оказали многие специалисты. В частности, хочется особенно поблагодарить миссис Мари Джайне (Marie Jines) и миссис Норму Даффи (Norma Duffy) соответственно за высококвалифицированную перепечатку рукописи и вычерчивание иллюстраций.

Авторы

Скачать справочник по активным фильтрам. Москва, Издательство Энергоатомиздат, 1983