本書是“圖解實用電子技術(shù)叢書”之一，也是“測量電路設(shè)計——模擬電路篇”的姊妹篇，內(nèi)容共分10章，分別是濾波器的概述、RC濾波器與RC電路網(wǎng)的設(shè)計、有源濾波器的設(shè)計、LC濾波器的設(shè)計、LC仿真型有源濾波器的設(shè)計、使用于濾波器的RCL、變壓器的實用、共模扼流圈與噪聲對策、鎖定放大器的原理與試驗、鎖定放大器的使用方法等。
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目錄
第1章 概述 1
1.1 濾波器的特性與種類 1
1.1.1 各種濾波器——本書介紹頻率意義上的濾波器 1
1.1.2 噪聲與濾波器的帶寬 3
1.1.3 濾波器對白噪聲的濾波效果 3
1.1.4 防混浠作用的低通濾波器 5
1.1.5 高通濾波器(HPF)的作用 7
1.1.6 帶通濾波器(BPF)的作用 8
1.1.7 帶阻濾波器(BEF)的作用 8
1.1.8 模擬濾波器與數(shù)字濾波器 9
1.1.9 能夠自制的濾波器 10
1.1.10 由廠家制作的濾波器 11
1.2 濾波器的頻率響應(yīng)與時間響應(yīng)特性 12
1.2.1 濾波器的階數(shù)與衰減陡度 12
1.2.2 最大平坦：巴特沃斯特性 13
1.2.3 快速調(diào)整階躍響應(yīng)的見塞爾特性 13
1.2.4 實現(xiàn)陡峭特性的切比雪夫特性 14
1.2.5 更加陡峭——橢圓(Elliptic)特性 15
1.2.6 濾波器的副作用——對響應(yīng)特性的影響 15
1.2.7 高通濾波器的時間響應(yīng)特性 15
1.2.8 帶通濾波器的時間響應(yīng)特性 19
第2章 UC濾波器與電路網(wǎng)絡(luò)的設(shè)計 21
2.1 最簡單的RC濾波器 21
2.1.1 RC低通濾波器的特性 21
2.1.2 DC前置放大器上附加RC濾波器 22
2.1.3 RC濾波器的多級連接 23
2.2 加深對RC電路網(wǎng)絡(luò)的印象 26
2.2.1 表現(xiàn)電路網(wǎng)絡(luò)動作的萬能曲線 26
2.2.2 設(shè)計時利用漸近線 27
2.2.3 高頻截止/低頻截止的A萬能曲線 28
2.2.4 描述相位返回特性的B萬能曲線 29
2.2.5 PLL電路中應(yīng)用的高頻截止的B萬能曲線 30
2.2.6 應(yīng)用于OP放大器相位補償?shù)牡皖l截止的B萬能曲線 33
第3章 有源濾波器的設(shè)計 37
3.1 概述 37
3.1.1 有源濾波器——確定參數(shù)值時的自由度高 37
3.1.2 2階有源濾波器設(shè)計基礎(chǔ) 38
3.2 有源低通濾波器的設(shè)計 40
3.2.1 經(jīng)常使用的正反饋型2階LPF(增益=1)的構(gòu)成 40
3.2.2 5階巴特沃斯LPF的計算例 41
3.2.3 使LPF具有放大率的濾波電路 43
3.2.4 正反饋型LPF(增益1)的構(gòu)成 43
3.2.5 減小元件靈敏度和失真的多重反饋型LPF 45
3.2.6 有源LPF的高頻特性 47
3.3 有源髙通濾波器的設(shè)計 49
3.3.1 正反饋型2階HPF的構(gòu)成 49
3.3.2 5階切比雪夫HPF的計算例 50
3.3.3 多重反饋型HPF的構(gòu)成 51
3.4 狀態(tài)可調(diào)濾波器的設(shè)計 52
3.4.1 狀態(tài)可調(diào)濾波器的概念 52
3.4.2 反轉(zhuǎn)型與非反轉(zhuǎn)型在特性上的差別 53
3.4.3 在可變頻率-可變Q的通用濾波器中的應(yīng)用 57
3.4.4 狀態(tài)可調(diào)濾波器模塊 57
3.4.5 低失真率的雙截型濾波器 58
3.5 帶通濾波器的設(shè)計 59
3.5.1 將LPF與HPF級聯(lián) 59
專欄A 狀態(tài)可調(diào)濾波器在低失真率振蕩器中的應(yīng)用 61
3.5.2 Q=10以下的1個OP放大器的多重反饋型BPF 62
3.5.3 中心頻率為lkHz，Q=5的帶通濾波器 63
3.5.4 2個放大器的高Q值BPF 65
3.5.5 能夠用于評價OP放大器噪聲的帶寬100Hz的BPF 66
3.6 帶阻濾波器的設(shè)計 69
3.6.1 使用BPF的帶阻濾波器 69
3.6.2 測量失真用的雙T陷波濾波器 71
附錄 有源濾波器設(shè)計用的歸一化表 73
第4章 LC濾波器的設(shè)計 79
4.1 LC濾波器概述 79
4.1.1 LC濾波器在10kHz以上的使用價值高 79
4.1.2 利用歸一化表和模擬器使設(shè)計變得簡單 80
4.1.3 LC濾波器的兩種類型 81
4.2 LC濾波器的設(shè)計 81
4.2.1 低通LC濾波器的設(shè)計 81
4.2.2 歸一化表的使用方法 83
4.2.3 由低通濾波器(LPF)變換為高通濾波器(HPF) 84
4.2.4 變換為帶通濾波器(BPF)85
專欄B 函數(shù)臺式計算機的應(yīng)用 88
4.2.5 BPF的帶寬越窄響應(yīng)越慢 89
4.3 LC濾波器的實驗制作 91
4.3.1 附有5階低通濾波器的前置放大器 91
4.3.2 巴特沃斯BPF的試制 94
第5章 模擬LC型有源濾波器的設(shè)計 97
5.1 模擬LC的概念 97
5.1.1 不希望使用線圈 97
5.1.2 實現(xiàn)FDNR的電路 98
5.2 實用的FDNR濾波器的設(shè)計 98
5.2.1 5階LPF的設(shè)計 98
5.2.2 特點——不受OP放大器直流漂移的影響 100
5.2.3 注意最大輸入電平 102
5.2.4 信號源電阻為0Ω的FDNR濾波器 102
5.2.5 信號源電阻為0Ω的FDNR 5階低通濾波器的試制 105
5.2.6 抗誤差用7階切比雪夫濾波器的設(shè)計 108
5.2.7 特性的檢驗 110
5.2.8 利用高速A/D轉(zhuǎn)換器減輕濾波器的負擔(dān) 112
5.2.9 將電容變換為電感的GIC 113
第6章 濾波器使用的 117
6.1 濾波器使用的電阻器 117
6.1.1 各種電阻器 117
6.1.2 濾波器電路中的金屬膜電阻器 117
6.1.3 電阻的頻率特性 119
6.2 濾波器使用的電容器 121
6.2.1 電容器要注意等效串聯(lián)電阻Rs 121
6.2.2 精密濾波器中不使用鋁電解電容器 124
6.2.3 疊層陶瓷電容器 126
6.2.4 薄膜電容器 128
6.2.5 苯乙烯電容器 130
6.2.6 云母電容器 130
6.3 濾波器使用的線圈 133
6.3.1 線圈的種類和等效電路 133
6.3.2 微型電感(圓筒形) 135
6.3.3 壺形鐵心 138
6.3.4 用壺形鐵心制作電感器的要點 139
6.3.5 基于壺形鐵心的lOOmH電感器的設(shè)計 142
6.3.6 方形金屬外殼電感器 145
6.3.7 環(huán)形鐵心 147
6.3.8 環(huán)形鐵心電感器的設(shè)計例 148
專欄C 關(guān)于E系列標(biāo)準值 151
第7章 變壓器對噪聲的阻斷/抑制作用 153
7.1 變壓器概述 153
7.1.1 不可輕視變壓器的作用 153
7.1.2 變壓器的基本動作 153
7.1.3 變壓器的等效電路 154
7.1.4 決定低頻特性的激磁電感和線圈電阻 155
7.1.5 決定高頻特性的泄漏電感和線圈電容 157
7.2 利用輸入變壓器改善測量放大器的噪聲特性 158
7.2.1 利用輸入變壓器使信號升壓 158
7.2.2 進一步改善低噪聲0P放大器電路的噪聲特性 159
7.2.3 輸入變壓器也有除去共模噪聲作用 160
7.2.4 輸入變壓器的參數(shù) 163
7.2.5 將變壓器輸出開路求激磁電感 163
7.2.6 將變壓器輸出短路求泄漏電感 165
7.2.7 輸入變壓器的典型參數(shù) 165
7.2.8 輸入變壓器的模擬 166
7.2.9 高頻范圍凸峰的補償 167
7.3 除去來自電源的噪聲 169
7.3.1 電源噪聲的混入由變壓器的參數(shù)規(guī)格所決定 169
7.3.2 電源變壓器的形狀 170
7.3.3 阻斷共模噪聲的靜電屏蔽 171
7.3.4 抑制泄漏磁通的電磁屏蔽 174
附錄 針對電源噪聲的噪聲濾波變壓器 175
第8章 共模扼流圈的應(yīng)用 179
8.1 復(fù)習(xí)——電子設(shè)備的外來噪聲 179
8.1.1 外來噪聲有共模型和簡正型 179
8.1.2 簡正模噪聲及措施 179
8.1.3 由于共同接地發(fā)生的共模噪聲 181
8.1.4 設(shè)備內(nèi)部的共模噪聲 181
8.2 共模扼流圈的應(yīng)用 182
8.2.1 共模扼流圈的作用 182
8.2.2 共模扼流圈的等效電路 183
8.2.3 共模扼流圈的繞制 184
8.2.4 選擇泄漏電感小的扼流圈 186
8.3 電源用傳輸濾波器 187
8.3.1 傳輸濾波器的動作 187
8.3.2 傳輸濾波器的選用 188
8.3.3 傳輸濾波器的數(shù)據(jù)與使用狀態(tài)下不同 189
8.3.4 傳輸濾波器的安裝方法 190
8.3.5 注意脈沖電流使鐵心飽和的問題 191
8.3.6 注意傳輸濾波器漏電流引起的觸電 193
8.3.7 意外情況下的共模扼流圈鐵心 194
第9章 鎖相放大器的原理與實驗 197
9.1 鎖相放大器概述 197
9.1.1 通頻帶變窄與Q值的提高 197
9.1.2 鎖相放大器的結(jié)構(gòu) 198
9.1.3 相敏檢測器PSD 200
9.1.4 乘法運算中轉(zhuǎn)換——同步檢波 201
9.1.5 不需相位調(diào)整的雙相位鎖相放大器 202
9.1.6 動態(tài)余量表征能夠允許的噪聲量 203
9.1.7 相位噪聲決定測量極限 205
9.1.8 用時間常數(shù)表征低通濾波器的特性 206
9.1.9 噪聲密度的測量 207
9.2 鎖相放大器的實驗 208
9.2.1 試制的鎖相放大器概況 208
9.2.2 使用74HC4046的PLL 209
9.2.3 VCO特性的改善 211
9.2.4 利用相位頻率型比較器進行相位比較 213
9.2.5 參考信號電路的具體構(gòu)成 214
9.2.6 產(chǎn)生準確的參考信號 214
9.2.7 PLL低通濾波器參數(shù)的計算 217
9.2.8 相位調(diào)整電路 218
9.2.9 PLL電路響應(yīng)特性的確認 220
9.2.10 相位調(diào)整電路的設(shè)計要點 223
9.2.11 PSD的設(shè)計要點 224
9.2.12 時間常數(shù)電路的設(shè)計要點 226
9.2.13 DC增益與動態(tài)余量 227
專欄D 相位檢波器模塊 228
9.2.14 矢量運算求振幅和相位 229
9.2.15 鎖相放大器的調(diào)整 230
第10章 鎖相放大器的使用方法 235
10.1 熟練使用鎖相放大器 235
10.1.1 鎖相放大器產(chǎn)品的結(jié)構(gòu) 235
10.1.2 鎖相放大器的使用環(huán)境 237
10.1.3 關(guān)于參考信號 238
10.1.4 輸入信號的連接方法很重要 238
10.1.5 輸入端的差動平衡 240
10.1.6 設(shè)定動態(tài)余量的方法 242
10.2 鎖相放大器應(yīng)用范圍的擴大 242
10.2.1 檢測微小變化 242
10.2.2 輸出信號有跳動時的觀測方法 243
10.2.3 截光器的應(yīng)用——光測量 244
10.2.4 光源特性變化的補償——使用截光器的雙光束法 245
10.3 利用鎖相放大器的應(yīng)用測量 246
10.3.1 廣闊的微小信號測量領(lǐng)域 246
10.3.2 在紅外分光光度計中的應(yīng)用 247
10.3.3 在2次量子光分光分析中的應(yīng)用 248
10.3.4 在光聲光譜儀中的應(yīng)用 248
10.3.5 在超導(dǎo)材料評價中的應(yīng)用 249
10.3.6 在金屬材料張力試驗中的應(yīng)用 251
10.3.7 俄歇電子能譜分析技術(shù)(Auger Electron Spectroscopy，AES) 251
10.3.8 在金屬探測器中的應(yīng)用 253
10.3.9 在渦流探傷儀中的應(yīng)用 254
10.3.10 在RLC測量儀中的應(yīng)用 255
10.3.11 在測定化學(xué)阻抗中的應(yīng)用 257
10.3.12 在電子束測量中的應(yīng)用 259
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