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有源濾波器的發展歷史及展望

早在19世紀80年代,電阻、電容濾波電路就已經出現。具有頻率選擇功能的電感、電容諧振電路可作為最簡單的濾波器。
于1915年德國K.W.華格納和美國貝爾實驗室的G.A.坎貝爾,分別發表了關于濾波器的論文,已被世界公認為濾波器的獨立發明者。
1923年以后,貝爾實驗室的O.J.查貝爾提出定K型、m誘導型視頻參數濾波器設計方法。
1939年德國W.考爾和美國S.達靈頓分別提出工作參數濾波器設計理論。由于許多電路和系統都要區分不同頻率的信號,濾波器遂被廣泛地用在通信、廣播、雷達以及許多儀器和設備中。
許多復雜的多極LC濾波器也已經存在了好多年了,有許多這方面的書籍講述這類濾波器的工作。
最古老的電子濾波器形式是使用電阻和電容或者電阻和電感構建的無源模擬線性濾波器,它們分別叫做RC和RL單極濾波器。
人們也開發了一些混合濾波器,典型的例子有將模擬放大器與機械共鳴器或者延時線組合在一起。如CCD延時線這樣的設備也用作離散時間濾波器。由于數字信號處理的廣泛應用,有源數字濾波器已經變得常見。
有源濾波器的改進,一方面有賴于元器件及集成技術的進展,一方面也取決于電路結構和設計的創新。RC有源濾波器雖已能混合集成,但高質量RC有源濾波器的完全集成仍沒解決。主要困難是不能在芯片上直接集成高精度的電阻和電容元件,且大電阻和大電容所占芯片面積太大。開關電容濾波器為解決這一課題開辟了道路,實現了全集成化;但它屬于離散時間模擬濾波器,且有工作頻段低等問題有待改進。一種在集成濾波器中實現精確電阻的方案,是利用MOS管的線性(即非飽和)區特性充任模擬電阻,這是一種受柵極電壓控制的壓控電阻,故可用片外(即該芯片以外)的參考值,諸如晶體時鐘或外部RC元件,配合片內控制電路來精確調整電路的時間常數。這是一種很有發展前景的方案。還有一種用跨導型運算放大器(OTA)和電容C組成的有源濾波器,也是很有希望的全集成方案。

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