实例介绍
【实例简介】
测量电子电路设计模拟篇,觉得讲解得比较深刻，分享给大家
图解实用电子技术丛书 测量电子电路设计 滤波器篇 从滤波器设计到锁相放大器的应用 「日]远坂俊昭著 彭军译 钭学出版社 北京 图字:01-2005-4936号 内容简介 本书是“图解实用电子技术丛书”之一,也是《測量电子电路设计—模 拟篇》的姊妹篇,主要介绍如何从放大了的信号中除去有害噪声,提取有用 信号的滤波技术。书中介绍处理低频信号所必需的RC滤波蕃、有源滤波 器、C滤波器,以及低频滤波器中能够实现极限Q值的锁相放大器的设计 方法等,同时还提供大量的实验数据和模拟数据 模拟篇中主要从高轉度信号量的观点,举具体的设计和制作实例详 解模拟电路的基本电路,即放大电路。 本书的读者对象主要是电子工程技木人员,也可供电子、自动化、仪器 仪表等相关专业的师生参考学习。 图书在版编目(CIP数据 测量电子电路设计:滤彼器篇远坂俊昭著;彭详,北京: 科学出版社,2006 (图解实用电于技术丛书 ISBN7-03-01712-9 I.测…Ⅱ.①远…⑨彭…皿.①电子测量-电路设计②港波器设计 N.TM930.111-64 中国版本图书馆CIP数据核字〔2006)第041385号 女编樨:赵方青崔炳哲贲任制作:魏莲 责仔印制:刘士平广封面设计:李力 共京东方龙盟久有限"司制作 -:tp://www.okbuok.conll.cn 臀☆服出版 」京乐黄城根北街16号 郎政编:007l h:tp://www.sciencecon 海印射有限责佳公司印刷 科学出版社发行各地新华书店经销 2006年E月第 版 开本 2006年6月算一次印刷 印张:171/4 印数:1—4000 字数;26200 定价:38.00元 (如有印装质量问题我社负责调换〈新欣》) 刊言 本书是《测量电子电路设计—模拟篇》一书的姊妹篇 《测量电子电路设计—模拟篇主要着眼于对来自传感器的 具有一定S/N的微弱信号电压进行放大的技术。本书的主题则 是从放大了的信号中除去有害噪声,提取有用信号的滤波技术 无论是由一个电阻和一个电容构成的RC滤波器,还是分析 類率高达几十吉赫的炯谱分析器都统称为滤波器,可见其包含的 种类和技术非常庞杂 木书在介绍应用丁处理频信号的RC滤波器、有源滤波器、 LC滤波器,以及低频滤波器中能够实现极限Q值的锁相啟大器 〔Iock- in Amplifier)的设计方法的同时,还提供了大量的实验数据 和模拟数据。 通常关于滤波器的专业书籍,既要颇费力气地阐述理论,又要 介绍进行设计时必要的事项。而本书则将重点放在实用设计所必 需的技术问题上。这些内容对于直接进行实际设计无疑是非常有 用的,只是有关滤波器基础理论的内容相对而言略显单薄。因此 书木罗列出参考文献,以供希望进一步深入学习滤波器理论知识 的读者参考。 要想了解锁相放大器.需要具备一定的锁相环( Phase Locked Ioop,PLI)基本知识,不过简明易懂地介绍PIL,中使用的滤波器 参数计算方法的专业书籍并不多见。 本书对于PLL中使用的滤波器的计算问题,不但在介绍其设 计方法的同时还提供大量的实验数据和模拟数据,所以请因PII 知识比较欠缺而感到困惑的读者务必阅读这些内容。 同时,也向那些对于锁相放大器的使用方法感到困惑的在物 理、化学等领域工作的渎者推荐本书。为了熟练地使用测量仪器, 必须熟知测量仪器的原理。当进行某种实验时,不仅需要购置正 规厂家的测量仪器建立测量系统,还需要自制夹具提高实验准确 性和速度。 如果任何配件都寄希望于向厂家定做,既花费时间而又未必 ⅱ前言 合适。请务必阅读本书,学习并掌握自制前置啟大器和滤波器、排 除外来噪声的技术,以便能够完成独创性的、质量更高的实验。 《测量电子电路设计——模拟篇》和本书都是在CQ出版株式 会社董事兼电子电路技术研究会主持人蒲生良治先生的建议下着 手编写的ε利用休息日,为进行计算杋模拟而敲键盘,握着电烙铁 做作业,原本预定半年完成,结果花了5年的时间。 在此,谨向耐心等待迟到稿件的蒲生良治先生和作者的恩 师——(株)NF电路设计集团常务董事荒木邦尔先生,以及给予了 许多帮助的电子电路技术研究会的各位同仁致以深深的谢意 而且,还要向包饺子高手—妻子宏子因怠慢而深表歉意,同 时感谢她给予我的支持。 著 目录 第1章概述 1.1滤波器的特性与种类…… 1.1.1各种滤波器—本书介绍频率意义上的 滤波器……………………………………1 1.1.2噪声与滤波器的节宽 中中+当甲·甲···鲁中世 1.1.3瀌波器对白噪声的滤波效果 3 1.1.4防混浠作用的低通滤波器……………………5 1.1.5高通瀌波器(HPF)的作用 1.1.6带通滤波器(BPF)的作用…… 1.1.7带阻滤波器(BEF)的作用 1.1.8模拟滤波器与数字滤波器 1.1.9能够自制的滤波器 …………………………10 1.10由厂家制作的滤波器 1.2滤波器的频率响应与时间响应特性 ■画 12 1.2.1滤波器的阶数与衰减陡度………………12 1.2.2最大平坦:巴特沃斯特性 3 .2.3快速调整阶跃响应的贝塞尔特性 13 1.2.4实现陡峭特性的切比雪夫特性 14 1.2.5更加陡峭椭圆( Elliptic)特性 15 1·2.6滤波器的副作馬—对响应特性的影响 ■■ 1.2.7髙通滤波器的时间哨应特性… 画中b 1.2.8带通滤波器的时间啊应特性 ……………19 第2章RC滤波器与RC电路网络的设计… 2.1最简单的RC滤波器 曾即鲁鲁自·鲁申使费曹鲁啬 轟最 2.1.1RC低通滤波春的特性 2.1.2DC前置放大春上附加RC濾波器 22 2.1.3RC滤波器的多级连接 23 目录 2加深对RC电路网络的印象 26 2.2.1表现电路网络动作的万能曲线 2.2.2设时利用渐近线 27 2.2.3高頻截止/低频截止的A万能曲线 28 2.2.4描述相位返回特性的B万能曲线… 29 5PLL电路中应用的高频截止的B万能曲线…30 2.2.6应用于OP放大器相位补偿的低频截止的 B万能曲线 第3章有源滤波器的设计 37 3.1概述 37 3.1.1有源湖波器—确定参数值时的自由度高 3.1.22阶有源濾波器设计基础 3.2有源低通滤波器的设计……… 40 3.2.1经掌使用的正反馈型2阶IPF(增益=1)的 构成 3.2.25阶巴特沃斯LPF的计算例 41 3.2.3使IPF具有放大率的滤波电路 3.2.4王反缋型IPF(增益≠1)的构成… 43 3.2.5减小元件灵敏度和失真的多重反愦型LPF…45 8,2.6有源IPF的高频特性……………………47 3.3有源高通滤波器的设计…… 49 3.3.1正反馈型2阶HPF的构成 3.3.25阶切比雪夫HPF的计算例…………………50 33.3多重反馈型HHF的构成… 3.4状态可调滤波器的设计 52 3.4.1状态可调滤波器的概念 翻鲁音垂阝垂垂曲4非省当··垂 52 3.4.2反转型与非反转型在特性上的差别 …53 3.4.3在可变頻率-可变Q的通用滤波器中的应用…57 3.4.4状恋可调滤波器模块 3.4.5低失真率的双截型濾波器58 3.5带通滤波器的设计… 59 3.5.1将IPF与HPF级联 59 专栏A状态可调滤波器在低失真率振荡晷中的应用…61 5.2Q=10以下的1个OP放大器的多重 反馈型BPF……………………………62 3.5.3中心频率为1kHz,Q=5的带通滤波器……63 3,5.42个放大器的高Q值BPF 65 3.5.5能够用于评价OP故大器噪声的带宽 100Hz的BPF…………… …………66 3.6带阻滤波器的设计……………………………69 3,6.1使用BPF的带阻滤波器 69 3.6.2测量失真用的双T陷波滤波器 aaaa,了 附录有源滤波器设计用的归一化表 3 第4章LC滤波器的设计 79 4.1LC滤波器概述 冒留冒·d中「司自e业宁皇费曲日 4.1.1LC滤波器在1ckHz以上的使用价值高 4.1.2利用归一表和模拟器使设计变得简单…80 4.1.3LC滤波器的两种类型………………81 4.2LC滤波器的设计 4.2.1低通LC濾波器的设计… 4.2.2归一化表的使黑方法 ………83 4.2.3由低通滤波器(LPF)变换为高通滤波器(HPF)84 42.4变换为带通滤波罨(BPF)……… 85 专栏B函数台式计算机的应用 42.5IPF的带宽越謇响应越慢…………………89 4.3LC滤波器的实验制作 91 4.31附有5阶低通滤波器的前置放大器………91 4.3.2巴特沃斯BPF的试制 94 第5章模拟LC型有源滤波器的设计 97 5.1模拟LC的概念…… 97 5.1.1不希望使用线圈 甲q曾曹4 97 5.1.2实现FDNR的电路 ………98 5.2实用的FDNR滤波器的设计…… …………98 5.2.15阶IPF均设计 98 5.2.2特点—不受OP放大器直流漂移的影响…100 5.2.3注意最大输入电平 102 5.2.4信号源电阻为Og的FDNR濾波器 …-102 目录 5,2.5信号源电阻为0Ω的FDNR5阶低通滤波器的 试制 ………105 52.6抗误差用7阶切比雪夫滤波春的设汁……108 特性的检验 110 5,2,8利用高速A/D转换器减轻滤波器的负担112 5.2.9将电容变换为电感的GIC 113 第6章滤波器使用的RLC …117 6,1滤波器使用的电阻器 117 6.1.1各种电阻器……17 6.1.2滤波瘗电路中的金属膜电阻春……………117 6.1.3电阻的频率特性……………………119 6.2滤波器使用的电容器………………………12⊥ 6.2,1电容握要注意等效串联电阻Rs…………121 6.2,2糈潓波馨中不使用铝电解电容器 124 6.2.3叠居陶瓷电容器 126 6.2,4薄膜电容器 …………………128 6.2,5苯乙烯电容器 130 6.2.6云母电容器 130 6.3滤波器使用的线圈 133 6,3.1线圈的种类和等效电路…………………133 6.3.2徵型电感〔圆筒形 ………………·135 6.3.3壶形轶心……………………………138 6.3.4用壶形铁心制作电感器的要点……………*139 6.3.5基干壶形铁心的100mH电感器的设计…142 6.3.5方形金属外壳电感器 非着毒看D··晶↓d■,南 145 6.3.7环形铁心…………………………………147 63.8环形铁心电感器的设计例 148 专栏C关于E系列标准值 …………………151 第7章变压器对噪声的阻断/抑制作用 153 7.1变压器概述…………………………………153 7.1.1不可轻视变压器的作用…………153 7,],2变压器的基本动作 …153 7.1.3变压器的等效电路 154 【实例截图】
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图解实用电子技术丛书 测量电子电路设计 滤波器篇 从滤波器设计到锁相放大器的应用 「日]远坂俊昭著 彭军译 钭学出版社 北京 图字:01-2005-4936号 内容简介 本书是“图解实用电子技术丛书”之一,也是《測量电子电路设计—模 拟篇》的姊妹篇,主要介绍如何从放大了的信号中除去有害噪声,提取有用 信号的滤波技术。书中介绍处理低频信号所必需的RC滤波蕃、有源滤波 器、C滤波器,以及低频滤波器中能够实现极限Q值的锁相放大器的设计 方法等,同时还提供大量的实验数据和模拟数据 模拟篇中主要从高轉度信号量的观点,举具体的设计和制作实例详 解模拟电路的基本电路,即放大电路。 本书的读者对象主要是电子工程技木人员,也可供电子、自动化、仪器 仪表等相关专业的师生参考学习。 图书在版编目(CIP数据 测量电子电路设计:滤彼器篇远坂俊昭著;彭详,北京: 科学出版社,2006 (图解实用电于技术丛书 ISBN7-03-01712-9 I.测…Ⅱ.①远…⑨彭…皿.①电子测量-电路设计②港波器设计 N.TM930.111-64 中国版本图书馆CIP数据核字〔2006)第041385号 女编樨:赵方青崔炳哲贲任制作:魏莲 责仔印制:刘士平广封面设计:李力 共京东方龙盟久有限"司制作 -:tp://www.okbuok.conll.cn 臀☆服出版 」京乐黄城根北街16号 郎政编:007l h:tp://www.sciencecon 海印射有限责佳公司印刷 科学出版社发行各地新华书店经销 2006年E月第 版 开本 2006年6月算一次印刷 印张:171/4 印数:1—4000 字数;26200 定价:38.00元 (如有印装质量问题我社负责调换〈新欣》) 刊言 本书是《测量电子电路设计—模拟篇》一书的姊妹篇 《测量电子电路设计—模拟篇主要着眼于对来自传感器的 具有一定S/N的微弱信号电压进行放大的技术。本书的主题则 是从放大了的信号中除去有害噪声,提取有用信号的滤波技术 无论是由一个电阻和一个电容构成的RC滤波器,还是分析 類率高达几十吉赫的炯谱分析器都统称为滤波器,可见其包含的 种类和技术非常庞杂 木书在介绍应用丁处理频信号的RC滤波器、有源滤波器、 LC滤波器,以及低频滤波器中能够实现极限Q值的锁相啟大器 〔Iock- in Amplifier)的设计方法的同时,还提供了大量的实验数据 和模拟数据。 通常关于滤波器的专业书籍,既要颇费力气地阐述理论,又要 介绍进行设计时必要的事项。而本书则将重点放在实用设计所必 需的技术问题上。这些内容对于直接进行实际设计无疑是非常有 用的,只是有关滤波器基础理论的内容相对而言略显单薄。因此 书木罗列出参考文献,以供希望进一步深入学习滤波器理论知识 的读者参考。 要想了解锁相放大器.需要具备一定的锁相环( Phase Locked Ioop,PLI)基本知识,不过简明易懂地介绍PIL,中使用的滤波器 参数计算方法的专业书籍并不多见。 本书对于PLL中使用的滤波器的计算问题,不但在介绍其设 计方法的同时还提供大量的实验数据和模拟数据,所以请因PII 知识比较欠缺而感到困惑的读者务必阅读这些内容。 同时,也向那些对于锁相放大器的使用方法感到困惑的在物 理、化学等领域工作的渎者推荐本书。为了熟练地使用测量仪器, 必须熟知测量仪器的原理。当进行某种实验时,不仅需要购置正 规厂家的测量仪器建立测量系统,还需要自制夹具提高实验准确 性和速度。 如果任何配件都寄希望于向厂家定做,既花费时间而又未必 ⅱ前言 合适。请务必阅读本书,学习并掌握自制前置啟大器和滤波器、排 除外来噪声的技术,以便能够完成独创性的、质量更高的实验。 《测量电子电路设计——模拟篇》和本书都是在CQ出版株式 会社董事兼电子电路技术研究会主持人蒲生良治先生的建议下着 手编写的ε利用休息日,为进行计算杋模拟而敲键盘,握着电烙铁 做作业,原本预定半年完成,结果花了5年的时间。 在此,谨向耐心等待迟到稿件的蒲生良治先生和作者的恩 师——(株)NF电路设计集团常务董事荒木邦尔先生,以及给予了 许多帮助的电子电路技术研究会的各位同仁致以深深的谢意 而且,还要向包饺子高手—妻子宏子因怠慢而深表歉意,同 时感谢她给予我的支持。 著 目录 第1章概述 1.1滤波器的特性与种类…… 1.1.1各种滤波器—本书介绍频率意义上的 滤波器……………………………………1 1.1.2噪声与滤波器的节宽 中中+当甲·甲···鲁中世 1.1.3瀌波器对白噪声的滤波效果 3 1.1.4防混浠作用的低通滤波器……………………5 1.1.5高通瀌波器(HPF)的作用 1.1.6带通滤波器(BPF)的作用…… 1.1.7带阻滤波器(BEF)的作用 1.1.8模拟滤波器与数字滤波器 1.1.9能够自制的滤波器 …………………………10 1.10由厂家制作的滤波器 1.2滤波器的频率响应与时间响应特性 ■画 12 1.2.1滤波器的阶数与衰减陡度………………12 1.2.2最大平坦:巴特沃斯特性 3 .2.3快速调整阶跃响应的贝塞尔特性 13 1.2.4实现陡峭特性的切比雪夫特性 14 1.2.5更加陡峭椭圆( Elliptic)特性 15 1·2.6滤波器的副作馬—对响应特性的影响 ■■ 1.2.7髙通滤波器的时间哨应特性… 画中b 1.2.8带通滤波器的时间啊应特性 ……………19 第2章RC滤波器与RC电路网络的设计… 2.1最简单的RC滤波器 曾即鲁鲁自·鲁申使费曹鲁啬 轟最 2.1.1RC低通滤波春的特性 2.1.2DC前置放大春上附加RC濾波器 22 2.1.3RC滤波器的多级连接 23 目录 2加深对RC电路网络的印象 26 2.2.1表现电路网络动作的万能曲线 2.2.2设时利用渐近线 27 2.2.3高頻截止/低频截止的A万能曲线 28 2.2.4描述相位返回特性的B万能曲线… 29 5PLL电路中应用的高频截止的B万能曲线…30 2.2.6应用于OP放大器相位补偿的低频截止的 B万能曲线 第3章有源滤波器的设计 37 3.1概述 37 3.1.1有源湖波器—确定参数值时的自由度高 3.1.22阶有源濾波器设计基础 3.2有源低通滤波器的设计……… 40 3.2.1经掌使用的正反馈型2阶IPF(增益=1)的 构成 3.2.25阶巴特沃斯LPF的计算例 41 3.2.3使IPF具有放大率的滤波电路 3.2.4王反缋型IPF(增益≠1)的构成… 43 3.2.5减小元件灵敏度和失真的多重反愦型LPF…45 8,2.6有源IPF的高频特性……………………47 3.3有源高通滤波器的设计…… 49 3.3.1正反馈型2阶HPF的构成 3.3.25阶切比雪夫HPF的计算例…………………50 33.3多重反馈型HHF的构成… 3.4状态可调滤波器的设计 52 3.4.1状态可调滤波器的概念 翻鲁音垂阝垂垂曲4非省当··垂 52 3.4.2反转型与非反转型在特性上的差别 …53 3.4.3在可变頻率-可变Q的通用滤波器中的应用…57 3.4.4状恋可调滤波器模块 3.4.5低失真率的双截型濾波器58 3.5带通滤波器的设计… 59 3.5.1将IPF与HPF级联 59 专栏A状态可调滤波器在低失真率振荡晷中的应用…61 5.2Q=10以下的1个OP放大器的多重 反馈型BPF……………………………62 3.5.3中心频率为1kHz,Q=5的带通滤波器……63 3,5.42个放大器的高Q值BPF 65 3.5.5能够用于评价OP故大器噪声的带宽 100Hz的BPF…………… …………66 3.6带阻滤波器的设计……………………………69 3,6.1使用BPF的带阻滤波器 69 3.6.2测量失真用的双T陷波滤波器 aaaa,了 附录有源滤波器设计用的归一化表 3 第4章LC滤波器的设计 79 4.1LC滤波器概述 冒留冒·d中「司自e业宁皇费曲日 4.1.1LC滤波器在1ckHz以上的使用价值高 4.1.2利用归一表和模拟器使设计变得简单…80 4.1.3LC滤波器的两种类型………………81 4.2LC滤波器的设计 4.2.1低通LC濾波器的设计… 4.2.2归一化表的使黑方法 ………83 4.2.3由低通滤波器(LPF)变换为高通滤波器(HPF)84 42.4变换为带通滤波罨(BPF)……… 85 专栏B函数台式计算机的应用 42.5IPF的带宽越謇响应越慢…………………89 4.3LC滤波器的实验制作 91 4.31附有5阶低通滤波器的前置放大器………91 4.3.2巴特沃斯BPF的试制 94 第5章模拟LC型有源滤波器的设计 97 5.1模拟LC的概念…… 97 5.1.1不希望使用线圈 甲q曾曹4 97 5.1.2实现FDNR的电路 ………98 5.2实用的FDNR滤波器的设计…… …………98 5.2.15阶IPF均设计 98 5.2.2特点—不受OP放大器直流漂移的影响…100 5.2.3注意最大输入电平 102 5.2.4信号源电阻为Og的FDNR濾波器 …-102 目录 5,2.5信号源电阻为0Ω的FDNR5阶低通滤波器的 试制 ………105 52.6抗误差用7阶切比雪夫滤波春的设汁……108 特性的检验 110 5,2,8利用高速A/D转换器减轻滤波器的负担112 5.2.9将电容变换为电感的GIC 113 第6章滤波器使用的RLC …117 6,1滤波器使用的电阻器 117 6.1.1各种电阻器……17 6.1.2滤波瘗电路中的金属膜电阻春……………117 6.1.3电阻的频率特性……………………119 6.2滤波器使用的电容器………………………12⊥ 6.2,1电容握要注意等效串联电阻Rs…………121 6.2,2糈潓波馨中不使用铝电解电容器 124 6.2.3叠居陶瓷电容器 126 6.2,4薄膜电容器 …………………128 6.2,5苯乙烯电容器 130 6.2.6云母电容器 130 6.3滤波器使用的线圈 133 6,3.1线圈的种类和等效电路…………………133 6.3.2徵型电感〔圆筒形 ………………·135 6.3.3壶形轶心……………………………138 6.3.4用壶形铁心制作电感器的要点……………*139 6.3.5基干壶形铁心的100mH电感器的设计…142 6.3.5方形金属外壳电感器 非着毒看D··晶↓d■,南 145 6.3.7环形铁心…………………………………147 63.8环形铁心电感器的设计例 148 专栏C关于E系列标准值 …………………151 第7章变压器对噪声的阻断/抑制作用 153 7.1变压器概述…………………………………153 7.1.1不可轻视变压器的作用…………153 7,],2变压器的基本动作 …153 7.1.3变压器的等效电路 154 【实例截图】
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