Aktive Filter und Oszillatoren: Entwurf und by Lutz Wangenheim

By Lutz Wangenheim

Elektronische filter out spielen eine herausragende Rolle in allen Bereichen der modernen Nachrichten-, Mess- und Regelungstechnik. Insbesondere durch die stürmische Entwicklung im Bereich der drahtlosen Kommunikationstechnik und der mobilen Dienste haben sich innerhalb der letzten Jahre für die Analogtechnik ganz neue Herausforderungen und zusätzliche Anwendungsbereiche ergeben.

Dieses Buch macht den Leser mit den modernen Methoden der analogen Signalverarbeitung bekannt – in einem Umfang und Detaillierungsgrad, den derzeit kein anderes deutschsprachiges Fachbuch erreicht. Der Leser wird auf diese Weise befähigt, in einem systematischen Auswahlprozess das richtige filter out für eine bestimmte Anwendung auszuwählen und zu entwerfen. Mit dieser Zielsetzung stellt das vorliegende Buch eine Einführung in die Systemtheorie und die Praxis des Entwurfs aktiver Filterschaltungen dar.

Inhaltliche Schwerpunkte

  • Systemtheoretisches Fundament,
  • Schaltungstechnik aktiver Baugruppen (Verstärker, Integratoren, Impedanzkonverter) mit herkömmlichen und neuartigen Verstärker-ICs,
  • Entwurf, Berechnung und Vergleich unterschiedlicher Filterstrukturen,
  • Einsatz von PC-Programmen beim Filterentwurf,
  • Entwurf und Simulation von Switched-Capacitor-Filtern,
  • Sinus-Oszillatoren mit integrierten Verstärkern.

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Einen rechteckförmigen Spannungssprung) dabei zu verändern, muss zwischen Signaleingang und Signalausgang im Zeitbereich die Beziehung u2 (t ) = u1 ( t- τ ) bestehen, aus der die zugehörige Systemfunktion durch Anwendung der LaplaceTransformation zu ermitteln ist: H (s ) = e− sτ . 67) 48 1 Systemtheoretische Grundlagen Aus Gl. 67) folgt dann unmittelbar Amplitudengang : A(ω ) = 1, Phasengang : ϕ (ω ) = −ωτ . 68b) Um eine konstante und von der Frequenz unabhängige Signalverzögerung zu gewährleisten, muss der Phasenwinkel also eine lineare Funktion der Frequenz sein.

40) eine Funktion existiert, die bereits beide interessierenden Größen ωP und QP explizit enthält. Butterworth-Tiefpässe höheren Grades Zur Bestimmung der Systemfunktionen höheren Grades aus den mit Gl. 48) gegebenen Polynomen Bn(Ω) existieren die beiden im vorigen Abschnitt mit „Weg 1“ bzw. „Weg 2“ bezeichneten Alternativen. Weg 1 Es wird der Betrag von Gl. 44) gebildet, der durch Koeffizientenvergleich mit der Näherung, Gl. 49), die Größen d1 bis dn liefert. Für den Fall n=2 erhält man so die bereits im vorigen Abschnitt indirekt ermittelten Werte d 2 = 1 und d1 = 2 .

27) Besondere Bedeutung hat diese frequenznormierte Darstellung im Zusammenhang mit dem Referenztiefpass, s. Abschn. 3, bei dem die für die Normierung der Frequenz benutzte Größe ωD als obere Grenze für den Durchlassbereich des Tiefpasses interpretiert wird. 2 Filterklassifikation Auf der Grundlage von Gl. 26) kann durch Festlegung der Koeffizienten a1, a2, b1, b2 eine systematische Einteilung der verschiedenen Filterfunktionen erfolgen. Es ist sinnvoll, diese Funktionen zunächst nach ihrer grundsätzlichen Frequenzcharakteristik einzuteilen.

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