- 阻抗變換器在有源濾波器中的應用
- 通用阻抗變換器(GIC)作為模擬電感使用
- S變換實現法可用于高通濾波器的設計
1通用阻抗變換器
通用阻抗變換器(GIC)的典型電路如圖1所示，其驅動點阻抗ZIN可以表示為：
如果把Z4變換為阻抗為1／SC(其中S=jω)的虛擬元件，其它元件為電阻，則驅動點的阻抗為：
這樣，該阻抗即與頻率成正比，它相當于一個電感，可計算其電感值為：
如果引入兩個電容取代Z1和Z3，而Z2、Z4、Z5仍為電阻，則驅動點的阻抗表達式可變為：
可見，該阻抗正比于1／S2，可稱為D元件。它的驅動點阻抗為：
如果令C=1F、R2=R5=1Ω、R4=R，則D可化簡為：D=R。為了更好地說明D元件的特性，如將S=jω帶入式(5)，則有：
2高通變換的實現
事實上，通用阻抗變換器(GIC)也可作為模擬電感使用，其電感值為L=CR1R3R5／R2。若取R1=R2=R3=1Ω，C=1F，則可得到歸一化電感L=R5。這種模擬電感特別適合作為高通臂接地電感。
下面給出通用阻抗變換器(GIC)的另一種應用，即S變換實現法。[page]
所謂S變換，就是用S乘以R、C、L。其結果就是把電阻變換為電感，電容變換為電阻，并將電感變換為頻變電阻。但這里的頻變電阻是與S2成正比的。圖2給出了S變換的元件變換關系圖。
下面給出用GIC實現S2L變換具體應用方法。本設計要求在高通1590Hz處的最大衰減為0.1773dB，而在465Hz處的最小衰減為40dB。其具體的實現方法如下：
(1)計算陡度系數：ΩS=fC／fS=1590／465=3.4194；
(2)因濾波特性非常陡峭，所以選擇橢圓函數型，參數如下：
此時對應的歸一化低通電路如圖3所示，它表明的是低通原型；
(3)為了將網絡轉換為歸一化高通模式，可用電容代替電感，其元件值為其倒數。歸一化高通模式的電感也取電容值的倒數，其電路如圖4所示。
(4)對圖4取S變換，將電容取倒數變為電阻，將電阻代替為電感，并將電感用頻變負阻代替，即可獲得如圖5所示的S變換歸一化電路；
(5)繼續反歸一化即可得到實際元件值，并最終得到如圖6所示的實際電路。
一般情況下，1／S變換實現法可用于低通濾波器的設計。S變換實現法可用于高通濾波器的設計。目前，通用阻抗變換器GIC(generalimpedanceconverter)的S變換實現法已可廣泛應用于音頻系統和超音頻系統的濾波器。事實上，本設計方法已經多次在設計中使用，效果良好。
