现代滤波器设计 有源RC和开关电容PDF电子书下载

目录 1

前言……………………………………………………………… 1

第一章　滤波器传输及有关问题 1

1.1　引言 1

1.2　系统分类 3

1.2.1　线性和非线性系统 3

1.2.2　连续时间、离散时间和取样数据系统 4

1.2.3　非时变和时变系统 4

1.3　连续、线性、非时变系统的分析方法 5

1.4.1　低通 9

1.4　滤波器的类型 9

1.4.2　高通 11

1.4.3　带通 12

1.4.4　带阻 12

1.4.5　全通和延迟均衡 13

1.5　滤波器设计的逼近方法 17

1.5.1　巴特沃思低通滤波器 17

1.5.2　切比雪夫低通滤波器 19

1.5.　3贝塞尔（或汤姆逊）低通滤波器 21

1.5.4　椭圆（或考尔）低通滤波器 23

1.6　频率转换 25

1.6.1　低通到高通的转换 25

1.6.3　低通到带阻的转换 26

1.6.2　低通到带通的转换 26

1.7　时域研究 28

1.7.1　阶跃响应 28

1.7.2　冲激响应 31

1.7.3　上升时间和延迟时间的埃尔莫定义 31

1.8　归一化 33

1.9　线性非时变取样数据系统的分析方法 34

1.9.1　取样过程 34

1.9.2 z变换及其在取样系统分析中的应用 39

1.9.3 模拟取样数据系统 45

1.10 D4-信道处理单元 47

1.11 小结 50

习题 51

第二章 运算放大器 54

2.1 引言 54

2.2　运放的符号和特性 54

2.3　闭环放大器的接法 56

2.3.1　反相放大器 56

2.3.2　同相放大器 57

2.3.3　差分输入／差分输出放大器 58

2.4　模拟计算 58

2.5　实际运算放大器的研究 62

2.5.1　二阶效应 65

2.6　单片积分器 67

2.6.1　双极型积分器 67

2.6.2　MOS积分器 68

2.7　稳定性研究 70

2.7.1　罗斯-霍尔维茨判据 71

2.7.2　根轨迹法 72

2.7.3　乃奎斯特准则 73

2.8　负阻抗转换器及回转器的实现 75

2.8.1　负阻抗转换器 76

2.8.2　回转器 77

2.9　广义导抗转换器的实现 78

2.9.1　电感器的模拟 79

2.9.2　频变负阻器 81

2.10　小结 82

习题 83

第三章　灵敏度 87

3.1 引言 87

3.2　单参数灵敏度的定义 89

3.2.1　转移函数的灵敏度 89

3.2.2　根灵敏度 91

3.2.3　ω0和Q的灵敏度 92

3.2.4　增益灵敏度的乘积 95

3.3　多参数的灵敏度——确定情况 96

3.4　多参数的灵敏度——统计情况 97

3.5　统计灵敏度测度的计算 99

3.6 高Q有源滤波器的统计多参数灵敏度 104

3.7　大参数变化的统计灵敏度 109

3.8 用双二次节级联实现的高阶滤波器的灵敏度测度 116

3.9　由双二次节构成的跟随领先节反馈型（FLF）高阶滤波器的灵敏度测度 118

3.10　蒙特卡罗模拟 121

3.11 蒙特卡罗模拟与近似灵敏度分析的比较 125

3.12　灵敏度的优化 127

习题 129

第四章　连续时间有源滤波器——双二次转移函数的实现 133

4.1 引言 133

4.2　单运放或单放大器双二次（SAB）结构 136

4.2.1　正反馈低通滤波节 136

4.2.2　负反馈低通滤波节 143

4.2.3　带通滤波节 146

4.2.4 高通滤波节 148

4.2.5　具有jω轴零点的滤波节；椭圆和陷波滤波器 148

4.2.6 同时采用正负反馈的单运放双二次实现 150

4.3 单运放一般双二次电路 156

4.4　低灵敏度多运放双二次实现 161

4.4.1　二运放双二次节 162

4.4.2　三运放双二次节 169

4.5 以多运放双二次节实现一般双二次函数 178

4.5.1　各种实用多运放双二次电路的比较 187

4.6 有源R和有源C双二次实现 194

4.6.1　元件最少的有源R双二次节 195

4.6.2　-般状态变量有源R双二次电路 197

4.6.3　有源C双二次电路 206

4.7 小结 207

习题 207

第五章　高阶滤波器实现 213

5.1 引言 213

5.2　直接综合法 214

5.3　级联实现 217

5.3.1　灵敏度研究 218

5.3.2　动态范围研究 226

5.4　有源梯型实现 230

5.4.1　用模拟电感和广义阻抗转换器实现有源梯型 233

5.4.2　模拟电感 235

5.4.3　用频变负阻器转换元件 237

5.5　多环反馈（和前馈）法 243

5.5.1　多环反馈（MF）滤波器综合概论 244

5.5.2　灵敏度和动态范围研究 247

5.6　跟随领先节反馈型（FLF）滤波器 251

5.6.1 FLF型综合 251

5.6.2　变换同伴型（SCF）和原谐振器方块型（PRR）综合 255

5.6.3　广义FLF型（GFLF）综合 258

5.6.4　反相跟随领先节反馈型（IFLF）综合 263

5.7　跳蛙型（LF）滤波器 264

5.7.1　借助信号流图模拟的跳蛙型综合 265

5.7.2　耦合双二次型（CB）综合 269

5.7.3　改进的跳蛙型（MLF）综合 272

5.8 最小灵敏度反馈型（MSF）结构 274

5.9　设计举例和各种MF设计的比较 276

5.10　最少运放的MF实现 280

5.11　小结 286

习题 286

第六章　有源开关电容器取样数据网络 291

6.1 引言 291

6.2　z变换用于分析具有两相开关的开关电容器网络 292

6.2.1　取样数据滤波系统 292

6.2.2　理想SC网络工作原理 293

6.2.3　取样数据波形 296

6.2.4　SC网络转移函数关系式 299

6.2.5 s域和z域之间的频率转换 300

6.2.6　电路转换 307

6.3　SC积木块的z域等效电路模型 310

6.3.1　2n口SC积木块等效电路 311

6.3.1a 浮地电容器等效电路 311

6.3.1b 双向开关电容器（TSC）等效电路 317

6.3.1c 双向开关反相器（TSI）等效电路 321

6.3.1d 双向开关差分器（TSD）等效电路 322

6.3.1e 单相接地电容器（SPGC） 322

6.3.1f 具有串联开关的开路接地电阻器（OGR/SW）等效电路 323

6.3.2 每个时钟周期对端点电压取样一次的SC积木块的简化等效电路 323

6.3.2b 全时钟周期取样保持（S/H）电压源驱动的双向开关积木块 324

6.3.2a 双向开关浮地四口（TSFFP）等效电路 324

6.3.3 每个时钟周期对端口电压取样两次的SC积木块的简化等效电路 325

6.3.3a 非开关电容器 326

6.3.3b 双线性电阻器 326

6.4 一阶SC网络的分析和综合 328

6.4.1 无源SC网络 328

6.4.1a 一阶低通SC网络 328

6.4.1b 一阶高通SC网络 330

6.4.2 一阶有源SC网络 333

6.4.2a 无损积分器 334

6.4.2b　含有TSC的有损积分器 338

6.4.2c　含有OFR的有损积分器 342

6.4.2d　双线性无损积分器 343

6.4.2e　双线性有损积分器 347

6.4.3　电感器和FDNR的实现 347

6.4.3a　接地BD电感器的模拟 347

6.4.3b　接地双线性电感器和FDNR 349

6.4.3c　浮地电感器和FDNR的模拟 351

6.5　精确的MOS有源SC滤波器的实现 353

6.5.1　MOS实现技术中一些实际因素 354

6.5.2　与开关和走线有关的寄生电容的影响 354

6.6 免除寄生效应的有源SC双二次节 361

6.6.1　一般电路拓扑结构 361

6.6.2　E和F电路 365

6.6.3　灵敏度 368

6.6.4　S/H输入信号的保持时间小于时钟周期时双二次节的改进 370

6.6.5　举例 374

6.6.5a　低通陷波电路 374

6.6.5b　带通电路（BP10） 377

6.7 关于高阶有源SC滤波器实现的一些评论 379

6.7.1　级联综合 379

6.7.2　采用多环反馈拓扑结构的综合 383

6.7.3　实现高阶SC滤波器的掩模可编程的NMOS积木式部件 387

6.8 小结 390

习题 390

附录A　无源网络性质的几个选题 397

A.1 无源RLC驱动点函数的基本特性 397

A.2 无源RC驱动点函数 398

A.3 无源网络的转移函数 401

附录B　一些经典的滤波函数表 402

B.1　全极点滤波器 402

B.2 用极点和零点逼近（椭圆滤波器） 404

附录C　运放术语和某些产品的数据表 410

C.1　运放的技术指标和定义 410

C.2　运放的动态范围 412

C.2.1　电源电压 412

C.2.2　转换速率限幅 412

C.3　运放数据表 413

参考文献 429

索引 439