測量電子電路設(shè)計

前言

　　本書是《測量電子電路設(shè)計——模擬篇》一書的姊妹篇。. 《測量電子電路設(shè)計——模擬篇》主要著眼于對來自傳感器的具有一定S／N的微弱信號電壓進行放大的技術(shù)。本書的主題則是從放大了的信號中除去有害噪聲，提取有用信號的濾波技術(shù)。無論是由一個電阻和一個電容構(gòu)成的RC濾波器，還是分析頻率高達(dá)幾十吉赫的頻譜分析器都統(tǒng)稱為濾波器，可見其包含的種類和技術(shù)非常龐雜。本書在介紹應(yīng)用于處理低頻信號的RC濾波器、有源濾波器、LC濾波器，以及低頻濾波器中能夠?qū)崿F(xiàn)極限Q值的鎖相放大器(Lock-in Amplifier)的設(shè)計方法的同時，還提供了大量的實驗數(shù)據(jù)和模擬數(shù)據(jù)。

內(nèi)容概要

　　本書是“圖解實用電子技術(shù)叢書”之一，也是《測量電子電路設(shè)計——模擬篇》的姊妹篇，主要介紹如何從放大了的信號中除去有害噪聲，提取有用信號的濾波技術(shù)。書中介紹處理低頻信號所必需的RC濾波器、有源濾波器、LC濾波器，以及低頻濾波器中能夠?qū)崿F(xiàn)極限Q值的鎖相放大器的設(shè)計方法等，同時還的提供大量的實驗數(shù)據(jù)和模擬數(shù)據(jù)?！　∧M篇中主要從高精度信號測量的觀點，舉具體的設(shè)計和制定例詳解模擬電路的基本電路，即放大電路?！　”緯淖x者對象主要是電子工程師技術(shù)人員，也可供電子、自動化、儀器儀表等相關(guān)專業(yè)的師生學(xué)參考學(xué)習(xí)。

書籍目錄

第1章　概述1.1　濾波器的特性與種類1.1.1　各種濾波器——本書介紹頻率意義上的濾波器1.1.2　噪聲與濾波器的帶寬1.1.3　濾波器對白噪聲的濾波效果1.1.4　防混浠作用的低通濾波器1.1.5　高通濾波器(HPF)的作用1.1.6　帶通濾波器(BPF)的作用1.1.7　帶阻濾波器(BEF)的作用1.1.8　模擬濾波器與數(shù)字濾波器1.1.9　能夠自制的濾波器1.1.10　由廠家制作的濾波器1.2　濾波器的頻率響應(yīng)與時間響應(yīng)特性1.2.1　濾波器的階數(shù)與衰減陡度1.2.2　最大平坦：巴特沃斯特性1.2.3　快速調(diào)整階躍響應(yīng)的貝塞爾特性1.2.4　實現(xiàn)陡峭特性的切比雪夫特性1.2.5　更加陡峭——橢圓(Elliptic)特性1.2.6　濾波器的副作用——對響應(yīng)特性的影響1.2.7　高通濾波器的時間響應(yīng)特性1.2.8　帶通濾波器的時間響應(yīng)特性第2章　RC濾波器與RC電路網(wǎng)絡(luò)的設(shè)計2.1　最簡單的RC濾波器2.1.1　RC低通濾波器的特性2.1.2　DC前置放大器上附加RC濾波器2.1.3　RC濾波器的多級連接2.2　加深對RC電路網(wǎng)絡(luò)的印象2.2.1　表現(xiàn)電路網(wǎng)絡(luò)動作的萬能曲線2.2.2　設(shè)計時利用漸近線2.2.3　高頻截止／低頻截止的A萬能曲線2.2.4　描述相位返回特性的B萬能曲線2.2.5　PLL電路中應(yīng)用的高頻截止的B萬能曲線2.2.6　應(yīng)用于0P放大器相位補償?shù)牡皖l截止的B萬能曲線第3章　有源濾波器的設(shè)計3.1　概述3.1.1　有源濾波器——確定參數(shù)值時的自由度高3.1.2　2階有源濾波器設(shè)計基礎(chǔ)3.2　有源低通濾波器的設(shè)計3.2.1　經(jīng)常使用的正反饋型2階LPF(增益=1)的構(gòu)成3.2.2　5階巴特沃斯LPF的計算例3.2.3　使LPF具有放大率的濾波電路3.2.4　正反饋型LPF(增益≠1)的構(gòu)成3.2.5　減小元件靈敏度和失真的多重反饋型LPF3.2.6　有源LPF的高頻特性3.3　有源高通濾波器的設(shè)計3.3.1　正反饋型2階HPF的構(gòu)成3.3.2　5階切比雪夫HPF的計算例3.3.3　多重反饋型HPF的構(gòu)成3.4　狀態(tài)可調(diào)濾波器的設(shè)計3.4.1　狀態(tài)可調(diào)濾波器的概念3.4.2　反轉(zhuǎn)型與非反轉(zhuǎn)型在特性上的差別3.4.3　在可變頻率一可變Q的通用濾波器中的應(yīng)用3.4.4　狀態(tài)可調(diào)濾波器模塊3.4.5　低失真率的雙截型濾波器3.5　帶通濾波器的設(shè)計3.5.1　將LPF與HPF級聯(lián)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3.5.2　Q-10以下的1個OP放大器的多重反饋型BPF3.5.3　中心頻率為1kHz，Q=5的帶通濾波器3.5.4　2個放大器的高Q值BPF3.5.5　能夠用于評價OP放大器噪聲的帶寬100Hz的BPF3.6　帶阻濾波器的設(shè)計3.6.1　使用BPF的帶阻濾波器3.6.2　測量失真用的雙T陷波濾波器附錄　有源濾波器設(shè)計用的歸一化表第4章　LC濾波器的設(shè)計4.1　LC濾波器概述4.1.1　LC濾波器在10kHz以上的使用價值高4.1.2　利用歸一化表和模擬器使設(shè)計變得簡單4.1.3　LC濾波器的兩種類型4.2　LC濾波器的設(shè)計4.2.1　低通LC濾波器的設(shè)計4.2.2　歸一化表的使用方法4.2.3　由低通濾波器(LPF)變換為高通濾波器(HPF)4.2.4　變換為帶通濾波器(BPF)專欄B　函數(shù)臺式計算機的應(yīng)用4.2.5　BPF的帶寬越窄響應(yīng)越慢4.3　LC濾波器的實驗制作4.3.1　附有5階低通濾波器的前置放大器4.3.2　巴特沃斯BPF的試制第5章　模擬LC型有源濾波器的設(shè)計5.1　模擬LC的概念5.1.1　不希望使用線圈5.1.2　實現(xiàn)FDNR的電路5.2　實用的FDNR濾波器的設(shè)計5.2.1　5階LPF的設(shè)計5.2.2　特點——不受OP放大器直流漂移的影響5.2.3　注意最大輸入電平5.2.4　信號源電阻為0Ω的FDNR濾波器5.2.5　信號源電阻為0Ω的FDNR 5階低通濾波器的試制5.2.6　抗誤差用7階切比雪夫濾波器的設(shè)計5.2.7　特性的檢驗5.2.8　利用高速A／D轉(zhuǎn)換器減輕濾波器的負(fù)擔(dān)5.2.9　將電容變換為電感的GIC第6章　濾波器使用的RLC6.1　濾波器使用的電阻器6.1.1　各種電阻器6.1.2　濾波器電路中的金屬膜電阻器6.1.3　電阻的頻率特性6.2　濾波器使用的電容器6.2.1　電容器要注意等效串聯(lián)電阻Rs6.2.2　精密濾波器中不使用鋁電解電容器6.2.3　疊層陶瓷電容器6.2.4　薄膜電容器6.2.5　苯乙烯電容器6.2.6　云母電容器6.3　濾波器使用的線圈6.3.1　線圈的種類和等效電路6.3.2　微型電感(圓筒形)6.3.3　壺形鐵心6.3.4　用壺形鐵心制作電感器的要點6.3.5　基于壺形鐵心的：1OOmH電感器的設(shè)計6.3.6　方形金屬外殼電感器6.3.7　環(huán)形鐵心6.3.8　環(huán)形鐵心電感器的設(shè)計例專欄C　關(guān)于E系列標(biāo)準(zhǔn)值第7章　變壓器對噪聲的阻斷／抑制作用7.1　變壓器概述7.1.1　不可輕視變壓器的作用7.1.2　變壓器的基本動作7.1.3　變壓器的等效電路7.1.4　決定低頻特性的激磁電感和線圈電阻7.1.5　決定高頻特性的泄漏電感和線圈電容7.2　利用輸入變壓器改善測量放大器的噪聲特性7.2.1　利用輸入變壓器使信號升壓7.2.2　進一步改善低噪聲OP放大器電路的噪聲特性7.2.3　輸入變壓器也有除去共模噪聲作用7.2.4　輸入變壓器的參數(shù)7.2.5　將變壓器輸出開路求激磁電感7.2.6　將變壓器輸出短路求泄漏電感7.2.7　輸入變壓器的典型參數(shù)7.2.8　輸入變壓器的模擬7.2.9　高頻范圍凸峰的補償7.3　除去來自電源的噪聲7.3.1　電源噪聲的混入由變壓器的參數(shù)規(guī)格所決定7.3.2　電源變壓器的形狀7.3.3　阻斷共模噪聲的靜電屏蔽7.3.4　抑制泄漏磁通的電磁屏蔽附錄　針對電源噪聲的噪聲濾波變壓器第8章　共模扼流圈的應(yīng)用8.1　復(fù)習(xí)——電子設(shè)備的外來噪聲8.1.1　外來噪聲有共模型和簡正型8.1.2　簡正模噪聲及措施8.1.3　由于共同接地發(fā)生的共模噪聲8.1.4　設(shè)備內(nèi)部的共模噪聲8.2　共模扼流圈的應(yīng)用8.2.1　共模扼流圈的作用8.2.2　共模扼流圈的等效電路8.2.3　共模扼流圈的繞制8.2.4　選擇泄漏電感小的扼流圈8.3　電源用傳輸濾波器8.3.1　傳輸濾波器的動作8.3.2　傳輸濾波器的選用8.3.3　傳輸濾波器的數(shù)據(jù)與使用狀態(tài)下不同8.3.4　傳輸濾波器的安裝方法8.3.5　注意脈沖電流使鐵心飽和的問題8.3.6　注意傳輸濾波器漏電流引起的觸電8.3.7　意外情況下的共模扼流圈鐵心第9章　鎖相放大器的原理與實驗9.1　鎖相放大器概述9.1.1　通頻帶變窄與Q值的提高9.1.2　鎖相放大器的結(jié)構(gòu)9.1.3　相敏檢測器PSD9.1.4　乘法運算中轉(zhuǎn)換——同步檢波9.1.5　不需相位調(diào)整的雙相位鎖相放大器9.1.6　動態(tài)余量表征能夠允許的噪聲量9.1.7　相位噪聲決定測量極限9.1.8　用時間常數(shù)表征低通濾波器的特性9.1.9　噪聲密度的測量9.2　鎖相放大器的實驗9.2.1　試制的鎖相放大器概況9.2.2　使用74HC4046的PLL9.2.3　VCO特性的改善9.2.4　利用相位頻率型比較器進行相位比較9.2.5　參考信號電路的具體構(gòu)成9.2.6　產(chǎn)生準(zhǔn)確的參考信號9.2.7　PLL低通濾波器參數(shù)的計算9.2.8　相位調(diào)整電路9.2.9　PLL電路響應(yīng)特性的確認(rèn)9.2.10　相位調(diào)整電路的設(shè)計要點9.2.11　PSD的設(shè)計要點9.2.12　時間常數(shù)電路的設(shè)計要點9.2.13　DC增益與動態(tài)余量專欄D　相位檢波器模塊9.2.14　矢量運算求振幅和相位9.2.15　鎖相放大器的調(diào)整第10章　鎖相放大器的使用方法10.1　熟練使用鎖相放大器10.1.1　鎖相放大器產(chǎn)品的結(jié)構(gòu)10.1.2　鎖相放大器的使用環(huán)境10.1.3　關(guān)于參考信號10.1.4　輸入信號的連接方法很重要10.1.5　輸入端的差動平衡10.1.6　設(shè)定動態(tài)余量的方法10.2　鎖相放大器應(yīng)用范圍的擴大10.2.1　檢測微小變化10.2.2　輸出信號有跳動時的觀測方法10.2.3　截光器的應(yīng)用——光測量10.2.4　光源特性變化的補償——使用截光器的雙光束法10.3　利用鎖相放大器的應(yīng)用測量10.3.1　廣闊的微小信號測量領(lǐng)域10.3.2　在紅外分光光度計中的應(yīng)用10.3.3　在2次量子光分光分析中的應(yīng)用10.3.4　在光聲光譜儀中的應(yīng)用10.3.5　在超導(dǎo)材料評價中的應(yīng)用10.3.6　在金屬材料張力試驗中的應(yīng)用10.3.7　俄歇電子能譜分析技術(shù)(Auger Electron Spectroscopy，AES)10.3.8　在金屬探測器中的應(yīng)用103.9　在渦流探傷儀中的應(yīng)用10.3.10　在RLC測量儀中的應(yīng)用10.3.11　在測定化學(xué)阻抗中的應(yīng)用10.3.12　在電子束測量中的應(yīng)用

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