Kniha by měla sloužit jako univerzální nástroj pro orientaci v problematice kmitočtových filtrů. Dostupné publikace o kmitočtových filtrech jsou buď příliš úzce zaměřené jen na určité typy problémů a obvodů a neposkytují dostatečně široký přehled, nebo jsou určeny pro specialisty a kladou příliš vysoké nároky na běžné čtenáře.

V první části se kniha věnuje přenosovým vlastnostem a řešení aproximační úlohy pro všechny typy kmitočtových filtrů (poznatky lze aplikovat i pro číslicové filtry). Ve druhé části, týkající se návrhu konkrétních kmitočtových filtrů, je zaměřena pozornost na oblast filtrů realizovatelných z diskrétních prvků, kterou může většina uživatelů snadno aplikovat. Oproti tomu se kniha nevěnuje problematice návrhu filtrů pro integrované, elektromechanické a jiné náročné technologie, protože jde o příliš speciální problematiku, se kterou se většina čtenářů patrně nikdy nesetká. Použití knihy lze předpokládat v několika úrovních.

Pro nejjednodušší aplikace umožní realizovat požadovaný návrh kmitočtového filtru i bez použití počítače nebo rozsáhlých katalogů. Buď lze přímo použít uvedené jednoduché návrhové postupy pro návrhy filtrů 2. řádů RLC či aktivních filtrů RC (filtrů ARC), nebo případně z přiložených stručných tabulek navrhnout podle uvedených návrhových postupů i jednodušší filtry vyšších řádů.

Hlubší využití uvedených poznatků předpokládáme při řešení problematiky návrhu filtru ve spolupráci s vhodným návrhovým programem. V tomto případě dává kniha dostatečnou orientaci v již uvedených problémech jako je volba typů aproximace, výběr typů realizace a jednotlivých zapojení a pod. a tím může být nápomocná k optimálnímu využití programu. Na www stránkách nakladatelství BEN – technická literatura bude k dispozici uživatelům volná verze programu NAF (operační systém DOS, aproximační úlohy bez omezení, realizace plně přístupné jen pro Čebyševovu aproximaci). Po dokončení bude přístupná i nově připravovaná verze programu pracující pod Windows.

V případě náročných filtrů, kde je potřebná např. minimalizace reálných vlastností součástek, se snaží kniha hlubším vysvětlením principu funkce a vlastností obvodů filtrů nabídnout cesty, jak hledat a dosáhnout optimálního řešení.

Snahou autorů bylo, aby čtenář nebyl zatěžován zbytečnými požadavky na hluboké teoretické znalosti matematiky, elektrotechniky a elektroniky, avšak pro hlubší pochopení vysvětlovaných principů a vlastností filtrů byly alespoň v nezbytné míře některé teoretické poznatky a vztahy uvedeny. Naprosto nezbytné pro další přehled a porozumění funkce a základních vlastností filtrů je však zvládnutí alespoň základního popisu přenosových vlastností filtrů a jejich interpretace odpovídajícími charakteristikami, jak je to uvedeno v kapitole 1.

Struktura knihy byla volena tak, aby dávala potřebný přehled, umožnila snadno nalézt přímé řešení konkrétního úkolu, ale aby také na druhé straně pomohla i při hledání řešení některých speciálních dílčích problémů. Tomu odpovídá obsah kapitol 2 až 6, které uvádějí poznatky o řešení obecných přenosových vlastností filtrů, řešení aproximační úlohy a v dalších částech pak poznatky a postupy standardního návrhu RC, RLC a aktivních RC (ARC) filtrů. Určitým doplňkem je kapitola 7, kde jsou stručně uvedeny možnosti a postupy návrhů filtrů s integrovanými filtry a bloky ASC. Všechny hlavní postupy jsou dokumentovány příklady návrhu.

Osmá kapitola se snaží ukázat návrh kmitočtových filtrů z pohledu některých speciálních aplikací (např. laditelné filtry, ekvalizéry, filtry s "nulovým" ofsetem, kmitočtové výhybky s diskusí jejich vlivu na elektroakustický signál, filtry ARC pro velmi nízké kmitočty, oscilátory RC a ARC). Zde je vzhledem k nutnému omezení rozsahu uvedena problematika spíše orientačně, s omezením hlubších vysvětlení, rozborů a podrobných návrhových postupů a předpokládají se zde již určité znalosti čtenáře o dané problematice.

Poslední kapitola, optimalizace filtrů a použití počítače pro jejich návrh nabízí čtenářům s hlubším zájmem přehled o možnostech optimalizace kmitočtových filtrů z širšího pohledu celého návrhového procesu a poskytuje i orientační přehled o možnostech použití počítačů při návrhu filtrů. V závěru knihy jsou uvedeny stručné tabulky pro jednoduché použití při návrhu filtrů vyšších řádů.

Publikace tak zaplňuje určitou mezeru v naší elektrotechnické literatuře a pokud pomůže některým zájemcům při řešení jejich problémů v oblasti kmitočtových filtrů, pak práce autorů věnovaná po dlouhá léta těmto obvodům a úsilí věnované přípravě a zpracování této publikace, nebylo zcela marné.

Historie vydání

• 1. vydání - září 2002 - ISBN 80-7300-023-7
• 1. vydání - připravujeme (elektronická kniha ve formátu PDF)

Stručný obsah

1. Základní vlastnosti kmitočtových filtrů
2. Přenosové vlastnosti a charakteristiky základních typů filtrů
3. Návrh filtrů RC a RLC 1. a 2. řádu
4. Filtry RLC vyšších řádů
5. Filtry RLC 2. řádu
6. Filtry ARC vyšších řádů
7. Filtry se spínanými kondenzátory
8. Zvláštní typy a aplikace kmitočtových filtrů
9. Optimalizace kmitočtových filtrů a využití při jejich návrhu
10. Příloha: návrhové tabulky

Download

• podrobný obsah - ve formátu PDF
• ukázka knihy - ve formátu PDF

• update:
  vydání 1. (ISBN 80-7300-023-7) - ve formátu PDF

• 120911.zip
  freeware
  program pro návrh filtrů v prostředí MS-DOS, použitelný i pod Windows, bez omezení řešení aproximace, návrh realizací RLC i ARC částečně omezen - hodnoty prvků jen pro Čebyševovu aproximaci.
  krátký návod k použití, help

Recenze lektorů a reakce čtenářů

• recenzní posudek

Odkazy

• Další knihy autora se zobrazí kliknutím na jeho jméno.

• číslo Pí

Keywords

• obsah knihy
  ZÁKLADNÍ VLASTNOSTI KMITOČTOVÝCH FILTRŮ, KMITOČTOVÉ FILTRY A JEJICH POUŽITÍ, Oblasti a příklady použití kmitočtových filtrů, Způsoby realizací kmitočtových filtrů, POPIS PŘENOSOVÝCH VLASTNOSTÍ FILTRŮ, JEJICH CHARAKTERISTIKY, Průchod signálu kmitočtovým filtrem a přenosové kmitočtové charakteristiky filtrů, Časové charakteristiky kmitočtových filtrů, Základní typy filtrů, Řád přenosové funkce filtru a jeho praktický význam a volba, Rozklad a způsoby vyjádření přenosové funkce filtru, OBECNÝ POSTUP PŘI NÁVRHU KMITOČTOVÝCH FILTRŮ, Stanovení základních požadavků na filtr, Kritéria pro návrh a realizaci filtrů, PŘENOSOVÉ VLASTNOSTI A CHARAKTERISTIKY ZÁKLADNÍCH TYPŮ FILTRŮ, FILTRY S PŘENOSOVOU FUNKCÍ 1. ŘÁDU, Dolní propust 1. řádu, Horní propust 1. řádu, Korekční filtr 1. řádu, Fázovací článek 1. řádu, FILTRY S PŘENOSOVOU FUNKCÍ 2. ŘÁDU, Dolní propust 2. řádu, Horní propust 2. řádu, Pásmová propust 2. řádu, Pásmová zádrž 2. řádu, Dolní propust s nulou přenosu (DPN) 2. řádu, Horní propust s nulou přenosu (HPN) 2. řádu, Možnosti stanovení kmitočtu FN filtrů typu DPN a HPN, Korekční obvod 2. řádu (pásmový), Fázovací obvod 2. řádu, Nastavování obvodů 2. řádu, PŘENOSOVÉ FUNKCE FILTRŮ VYŠŠÍCH ŘÁDŮ, Toleranční pole a kmitočtové transformace na normovanou dolní propust (DPn), Základní typy aproximací přenosové funkce a jejich vlastnosti, Besselova aproximace, Butterworthova aproximace, Čebyševova aproximace, Feistelova-Unbehauenova aproximace, Inverzní Čebyševova aproximace, Cauerova aproximace, Další typy aproximací, Systém standardních aproximací, možnost porovnání a výběru typu aproximace, Zpožďovací obvody vyšších řádů, CITLIVOSTI A TOLERANCE přenosových VLASTNOSTÍ FILTRů, NÁVRH FILTRŮ RC A RLC 1. A 2. ŘÁDU, NÁVRH FILTRů RC, Návrh filtrů RC 1. řádu, Návrh filtrů RC 2. řádu, Návrh filtrů RC vyšších řádů (kaskády RC článků), NÁVRH FILTRů RLC 2. ŘÁDU, Jednostranně zakončené filtry RLC 2. řádu, Oboustranně zakončené filtry RLC 2. řádu, Návrh DP s článkem Pí 3. řádu, NÁVRH FÁZOVACÍCH ČLÁNKŮ RLC 1. A 2. ŘÁDU, Návrh fázovacího článku LC 1. řádu, Návrh fázovacího článku LC 2. řádu, Reálné vlastnosti fázovacích článků LC, FILTRY RLC VYŠŠÍCH ŘÁDů, ZAPOJENÍ FILTRŮ RLC VYŠŠÍCH ŘÁDŮ, PŘENOSOVÉ VLASTNOSTI FILTRŮ, SYNTÉZA PŘÍČKOVÝCH RLC FILTRŮ, Syntéza prototypu DPn, Impedanční zakončení filtrů, SYNTÉZA NORMOVANÝCH DOLNÍCH PROPUSTÍ (DPn), Dolní propusti s monotónně rostoucím útlumem, Dolní propusti s nulami přenosu, NÁVRHY FILTRŮ RLC Z PROTOTYPŮ DPn, Návrh dolních propustí (DP) – impedanční a kmitočtové odnormování, Návrh horních propustí (HP), Návrh pásmových propustí (PP) a pásmových zádrží (PZ), PÁSMOVÉ PROPUSTI S VÁZANÝMI OBVODY, Návrh PP s vázanými obvody, Impedanční transformace PP s vázanými obvody, Nuly přenosu PP s vázanými obvody, PŘÍKLADY NÁVRHU FILTRŮ RLC, EKVIVALENTNÍ ÚPRAVY OBVODŮ, Dvojpólové transformace, Trojpólové transformace, Dvojbranové transformace, Příklady použití transformací, VLIV REÁLNÝCH PRVKŮ NA VLASTNOSTI FILTRŮ RLC, Vliv ztrát cívek a kondenzátorů, Vliv tolerance hodnot prvků, FILTRY ARC 2. ŘÁDU, ZÁKLADNÍ PRINCIPY FUNKCE FILTRŮ ARC, Obvody s náhradou cívky, Brutonova transformace a dvojné kapacitory, Transformační dvojbrany, Obecný pohled na obvod ARC 2. řádu, Stavební prvky filtrů ARC a základní vlivy jejich reálných vlastností, KLASIFIKACE A ZÁKLADNÍ VLASTNOSTI FILTRŮ ARC 2. ŘÁDU, Zapojení bloků 2. řádu s jedním OZ, Zapojení bloků 2. řádu s dvěma OZ, Zapojení bloků 2. řádu se třemi a více OZ, Zapojení bloků 2. řádu s jinými typy aktivních prvků, Zapojení bloků ARC 2. řádu vhodných pro pásmo nad 1 MHz, NÁVRH FILTRŮ ARC 2. ŘÁDU, Návrh DP 2. řádu, Návrh HP 2. řádu, Návrh PP 2. řádu, Návrh PZ 2. řádu, Návrh DPN 2. řádu, Návrh HPN 2. řádu, Návrh FČ 2. řádu, Návrh univerzálního filtru 2. řádu, NÁVRH IMPEDANČNÍHO KONVERTORU, SYNTETICKÝCH INDUKTORŮ A DVOJNÝCH KAPACITORŮ, Antoniův impedanční konvertor (GIC), Ztrátové uzemněné induktory a dvojné kapacitory, Bezeztrátové induktory a dvojné kapacitory, Bezeztrátový sériový rezonanční obvod RD s jedním OZ, FILTRY ARC VYššÍCH ŘÁDŮ, FILTRY ARC S KASKÁDNÍM ŘAZENÍM BLOKŮ 1. A 2. ŘÁDU, Princip kaskádní realizace, Transformace parametrů normované DPn na DP, HP, PP a PZ, Přenosy K0i jednotlivých bloků a řazení bloků z hlediska maximálního dynamického rozsahu, Bloky 3. řádu pro realizaci filtrů typu DP a HP bez nul přenosu, Zpožďovací obvody, Příklady návrhu filtrů s kaskádním řazením, FILTRY ARC S NEKASKÁDNÍM SPOJOVÁNÍM BLOKŮ 1. A 2. ŘÁDU, Principy nekaskádní realizace, Návrh filtrů s nekaskádním řazením ve struktuře PRB, Příklady návrhu filtrů ve struktuře PRB, FILTRY ARC JAKO SIMULACE PŘÍČKOVÝCH FILTRŮ RLC, Bloková simulace filtrů RLC s využitím Brutonovy transformace, Simulace filtrů RLC se ztrátovými syntetickými prvky (s jedním OZ), Simulace ARC pásmových propustí RLC s vázanými obvody, Příklady návrhu filtrů ARC simulací filtrů RLC, FILTRY ARC S KOMBINOVANOU STRUKTUROU (LEAP-FROG), Princip funkce a návrhu realizace „leap-frog“, Příklady návrhu filtrů s realizací „leap-frog“, POROVNÁNÍ JEDNOTLIVÝCH TYPŮ REALIZACÍ FILTRŮ ARC S PŘENOSOVÝMI FUNKCEMI VYŠŠÍCH ŘÁDŮ, INTEGROVANÉ FILTRY ARC DRUHÉHO A VYŠŠÍCH ŘÁDŮ, FILTRY SE SPÍNANÝMI KONDENZÁTORY, PRINCIP FUNKCE FILTRŮ ASC, UNIVERZÁLNÍ INTEGROVANÉ BLOKY ASC 2. ŘÁDU, INTEGROVANÉ FILTRY ASC VYŠŠÍCH ŘÁDŮ, ZVLÁŠTNÍ TYPY A APLIKACE KMITOČTOVÝCH FILTRŮ, PŘELADITELNÉ A ŘÍZENÉ FILTRY, Filtry 2. řádu s nastavitelnými parametry, Přeladitelné filtry vyšších řádů, KMITOČTOVÉ KOREKTORY, Pevně laděné vícepásmové korektory pro akustiku, Parametrické korektory, FILTRY TYPU DP S „NULOVÝM“ OFSETEM, FILTRY ARC PRO VELMI NÍZKÉ KMITOČTY, KMITOČTOVÉ VÝHYBKY A SLUČOVACÍ OBVODY, Základní vlastnosti kmitočtových výhybek, Kmitočtové výhybky pro akustické pásmo, Možnosti realizace a návrh reproduktorových výhybek, Oscilátory RC, Oscilátory ARC (s automatickou následnou filtrací), OPTIMALIZACE KMITOČTOVÝCH FILTRŮ A VYUŽITÍ POČÍTAČE PŘI JEJICH NÁVRHU, OPTIMALIZACE KMITOČTOVÝCH FILTRŮ, Optimalizace při specifikaci požadavků a řešení aproximační úlohy, Optimalizace při návrhu filtrů RLC, Optimalizace při návrhu filtrů ARC, VYUŽITÍ POČÍTAČE PRO NÁVRH KMITOČTOVÝCH FILTRŮ, Historický vývoj využití počítačů, Možnosti využití počítače pro návrh, Porovnání programů pro návrh kmitočtových filtrů, Základní vlastnosti programu NAF, Tabulky pro návrh kaskádních filtrů ARC (koeficienty F0, Q, FN), Tabulky pro návrh příčkových filtrů RLC
• rejstřík knihy
  Antoniův GIC aproximace Besselova Besselova-Butterworthova bez nul přenosu Butterworthova Cauerova Čebyševova Feistelova-Unbehauenova Gaussova inverzní Čebyševova izoextremální Kasteleinova Legendrova monotónní nepolynomiální optimální výběr polynomiální s nulami přenosu s nulami přenosu lichého řádu standardní standardní s nulami přenosu tranzitivní Besselova-Butterworthova tranzitivní TICFU umocněná kosinova volba typu blok ARC optimální řazení spojování 3. řádu budicí zdroj proudu citlivost citlivostní analýza časové zpoždění činitel jakosti rozladění vazby článek křížový Ő Wienův dolní propust s nulou přenosu 1. řádu 2. řádu dvojbran transformační dvojný kapacitor bezeztrátový uzemněný neuzemněný ztrátový uzemněný dynamický rozsah přenosu ekvalizér grafický integrovaný ekvivalentní úpravy elektronické ladění fázovací článek 1. řádu fázovací obvod 2. řádu fázový posuv filtr ARC ASC bezeztrátový CCD číslicový elektromechanický ideální impedanční zakončení integrovaný korekční krystalový mikrovlnný nastavitelný návrh oboustranně zakončený PAV piezokeramický programu pro návrh přeladitelný přeladitelný a řízený RC RLC simulace s minimálním ofsetem s nulou přenosu s „nulovým“ ofsetem se spínanými kondenzátory selektivní typu DP typu DPN a HPN typu HP typu PP univerzální laditelný vyššího řádu Zobelův 2. řádu funkce racionální lomená Gain-Sensitivity Product graf signálového toku gyrátor hodnota parametrů pólů a nulových bodů polynomiálních koeficientů zesílení horní propust s nulou přenosu 1. řádu 2. řádu hrana náběžná charakteristické rovnice filtru charakteristika fázová fázová kmitočtová impulzní kompenzace fázová linearita fázová modulová nejstrmější modulová nelinearita fázová přechodná přechodná a impulzní strmosti modulové impulz jednotkový indukčnost vzájemná induktor bezeztrátový bezeztrátový uzemněný neuzemněný ztrátový uzemněný integrátor invertující neinvertující interference intersymbolová invertor impedanční kapacita parazitní kapacitor dvojný kaskádní realizace spojení kmitočet korekce maxima mezní nulového přenosu nuly přenosu prvního lomu rezonanční koeficient odrazu konstantní skupinové zpoždění kontrola hodnoty Q konvejor proudový konvertor impedanční korekce korekční filtr 1. řádu korekční obvod 2. řádu korektor hloubky a výšky kmitočtový parametrický vícepásmový kritéria pro návrh ladění rezonančního obvodu linearita fázové charakteristiky maxima přenosu maximální dynamický rozsah měřítko lineární logaritmické minimalizace poměru hodnot hodnot prvků míra korekce modifikace standardních aproximací zadání zapojení modul a fáze přenosu modulové charakteristiky filtru náhrada cívky nakrátko naprázdno nastavení digitální F0 kmitočtu FN obvodu 2. řádu návrh DP DP a HP DPN dvojného kapacitoru fázovacího článku RC fázovacího článku RLC FČ filtru filtru RC filtru RLC HP HPN impedančního konvertoru korekčního filtru pasivní výhybky PP PZ reproduktorové výhybky syntetického induktoru univerzálního filtru zpožďovacího obvodu návrhová tabulka nekaskádní spojování bloků nelinearita fázové charakteristiky nepropustné pásmo nestabilita normovaná dolní propust normované koeficienty normování impedanční a kmitočtové normovaný kmitočet potlačení nula přenosu nulový bod funkce obvod ARC 2. řádu bezeztrátový rezonanční fázovací nesymetrický s jedním OZ slučovací univerzální univerzální 2. řádu vázaný zpožďovací odezva na jednotkový skok odpor parazitní vliv reálný zátěže operační zesilovač s napěťovou zpětnou vazbou s proudovou zpětnou vazbou optimalizace dynamického poměru filtru ARC filtru RLC kmitočtového filtru oscilační podmínka oscilátor ARC RC parametr normovaný parazitní nuly přenosu parazitní vliv OZ pásmo akustické pásmová propust s vázaným obvodem 2. řádu pásmová zádrž 2. řádu pól komplexní roviny p přenosové funkce poměr rezistorů potlačení přenosu program NAF propust dolní horní pásmová propustné pásmo prototyp RLC provozní činitel přenosu filtru prvek aktivní hodnota parazitní změna hodnoty přemostěný článek T přenos napětí Ku přenosová funkce příklad návrhu návrhu filtru návrhu filtru RLC realizace integrovaného bloku „leap-frog“ porovnání s číslicovými filtry z diskrétních prvků reálné vlastnosti filtru reálný vliv kondenzátoru relativní citlivosti rezistor zakončovací rezonanční obvod LRC a RCD paralelní sériový shodně laděný rozklad přenosové funkce řád filtru lichý normovaného filtru DPn přenosové funkce sudý řazení bloku řetězec elektroakustický řízení hodnoty Q signál maximální úroveň simulace bloková filtru příčkového filtru skupinové zpoždění standardní aproximace stanovení tolerančního pole strmost syntéza prototypu prototypu DP příčkového RLC filtru přímá toleranční toleranční systém standardních aproximací šířka pásma šumová vlastnost tolerance hodnot prvků transformace Brutonova druhá dvojbranová dvojpólové impedanční kmitočtová Nortonova parametru prvku normované DPn řádu trojpólová transformační vztah tvar časového průběhu typ aproximace OZ regulace útlum odrazu provozní úzkopásmové PP vázaný rezonanční obvod věta Bartletova vlastnost reálná vliv parazitní reálného OZ reálného prvku reálných vlastností tolerance hodnot prvku vnitřní odpor zdroje výhybka aktivní kmitočtová reproduktorová vícepásmová vyššího řádu 2. řádu 3. řádu výkonové přizpůsobení vyrovnání skupinového zpoždění filtrů využití počítače pro návrh vzájemná indukčnost zádrž pásmová základní požadavek filtru zakončení jednostranné oboustranné zapojení bloků 2. řádu OZ pásmového korektoru symetrické zesilovač transimpedanční transimpedanční TIA transkonduktanční zkreslení harmonické zobecněná křivka selektivity zpoždění konstantní skupinové vyrovnání průběhu skupinového ztráta cívek a kondenzátorů kondenzátoru zvlnění modulové charakteristiky
• integrované obvody
  AD8058 AD826 AD844 CA3080 CLC440 LM1228 LM13600 LM13700 LM6172 LM6422 LMC835 LT1208 LT1228 LT1364 LT1562 LTC1064 LTC1067 LTC1068 LTC1264 MAX260 MAX262 MAX264 MAX265 MAX268 MAX274 MAX275 MAX7490 ML6420 OPA2650 OPA660 RC6601 TDA1524 TEA6360 UAF42