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《什么是滤波器》
作者:未知 来源:网络 点击数: 日期:2008-1-2
问题:什么是滤波器?滤波器是什么意思?
如PCM制中的话路信号)和信息选择(例如匹配滤波器)等四类滤波器。

按频率通带范围分类

滤波器可分为低通、高通、带通、带阻、全通五个类别,而梳形滤波器属于带通和带阻滤波器,因为它有周期性的通带和阻带。

滤波器种类繁多,下面着重介绍近年来发展很快的几种滤波器。

有源滤波器

有源滤波器由下列一些有源元件组成:运算放大器、负电阻、负电容、负电感、频率变阻器(FDNR)、广义阻抗变换器(GIC)、负阻抗变换器(NIC)、正阻抗变换器(PIC)、负阻抗倒置器(NII)、正阻抗倒置器(PII)、四种受控源,另外,还有病态元件极子和零子。

1965年单片集成运算放大器问世后,为有源滤波器开辟了广阔的前景,到70年代初期,有源滤波器发展最为注目,1978年单片RC有源滤波器问世,为滤波器集成迈进了可喜的一步。由于运放的增益和相移均为频率的函数,这就限制了RC有源滤波器的频率范围,一般工作频率为20KHz左右,经过补偿后,工作频率也限制在100KHz以内。1974年产生了有源滤波器,使工作频率可达GB/4(GB为运放增益与带宽之积)。由于R(电阻)的存在,给集成工艺造成困难,于是又出现了有源C(电容)滤波器:就是说,滤波器由C和运放组成。这样容易集成,更重要是提高了滤波器的精度,因为有源C滤波器的性能只取决于电容之比,与电容绝对值无关。但它有一个主要问题:由于各支路元件均为电容,所以运放没有直流反馈通道,使稳定性成为难题。1982年由Geiger、Allen和Ngo提出用连续的开关电阻(SR)去替代有源RC滤波器中的电阻R,就构成了SRC滤波器,它仍属于模拟滤波器。但由于采用预置电路和复杂的相位时钟,这种滤波器发展前途不大。

总之,以RC有源滤波器为原型的各类变种有源滤波器去掉了电感器,体积小,Q值可达1000,克服了RLC无源滤波器体积大、Q值小的缺点。但它仍有许多课题有待进一步研究:理想运放与实际特性的偏差;由于有源滤波器混合集成工艺的不断改进,单片集成有待进一步研究;应用线性变换方法探索最少有源元件的滤波器需要继续探索;元件的绝对值容差的存在,影响滤波器精度和性能等问题仍未解决;由于R存在,占芯片面积大、电阻误差大(20~30%)、线性度差等缺点,大规模集成仍然有困难。

开关电容滤波器(SCF)

80年代技术改造一个重大课题是实现各种电子系统全面大规模集成(LSI),使用最多的滤波器成为"拦路虎",RC有源滤波器不能实现LSI,无源滤波器和机械滤波器更不用说。人们只能另辟新径。50年代有人提出SCF的概念,由于当时集成工艺不过关,并没有引起人们的重视,直到72年,美国一个叫Fried的科学家用开关和电容模拟电阻R,说SCF的性能只取决于电容之比,与电容绝对值无关,这样才引起人们的重视。1979年一些发达国家单片SCF已成为商品(属于高度保密技术),现在SC技术已趋成熟。SCF并用MOS工艺加以实现公认为80年代网络理论与集成工艺的一大突破。当前MOS电容值一般为几PF~100PF之内,它具有(10~100) 10-6/V的电压系数与(10~100) 10-

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