作者30年模擬電路設計和教學(xué)經(jīng)驗的總結
本書(shū)是Thompson博士30年來(lái)在模擬設計、 電力電子學(xué)線(xiàn)路和為研究生講授模擬電路設計的經(jīng)驗總結。 全書(shū)主要介紹設計和分析模擬電路時(shí)所需的最基本的實(shí)用技術(shù), 包括晶體管放大器(CMOS、 JFET和雙極型)及反饋系統、 晶體管開(kāi)關(guān)電路、 模擬濾波器、 模擬電路中的噪聲、 熱電路設計、 磁電路設計及控制系統設計等。本書(shū)概括了模擬電路及系統的思維方法, 可使讀者感受到工作良好的模擬電路設計應是怎樣的一個(gè)過(guò)程, 還利用LTSPICE給出了電路仿真的例子, 并為讀者提供了LTSPICE仿真文件。書(shū)中盡量少用了數學(xué)工具, 而是利用大量實(shí)際例子幫助讀者融入模擬設計。
Marc Thompsons博士,在Thompson Consulting公司專(zhuān)門(mén)從事R/D定制、分析及多學(xué)科電子、磁場(chǎng)和機電及電子系統的故障診斷研究。任教于伍斯特理工學(xué)院,講授電子和計算機工程系列課程,涉及模擬、電力質(zhì)量、電力電子學(xué)、機電學(xué)、電動(dòng)機、旋轉機械及高技術(shù)公司的電力分配等課程。另外,他也在威斯康星大學(xué)麥迪遜分校任教,講授電動(dòng)機、機電系統、電力電子學(xué)和磁場(chǎng)設計等課程。
馬愛(ài)文,女,國防科技大學(xué)本科畢業(yè),北京理工大學(xué)博士。1990年工作以來(lái),一直從事電子技術(shù)領(lǐng)域的教學(xué)和科研工作,主講“模擬電子技術(shù)”、“數字電子技術(shù)”和“高頻電子線(xiàn)路”等課程。近年來(lái)一直跟蹤軍內外關(guān)于射頻識別(RFID)技術(shù)及物聯(lián)網(wǎng)領(lǐng)域的應用發(fā)展研究,組織翻譯出版了《射頻識別技術(shù)原理與應用(第六版)》、《軍事物流與射頻識別》等書(shū)籍。
第1章 概述及目的
1.1 模擬設計者的需求
1.2 模擬集成電路技術(shù)優(yōu)勢的早期歷史
1.3 數字與模擬的實(shí)現: 設計師的選擇
1.4 為什么要成為模擬設計師
1.5 本書(shū)中的命名法
1.6 本書(shū)的范圍
深入閱讀第2章 信號處理基礎知識回顧
2.1 拉普拉斯變換、 傳遞函數和零極點(diǎn)圖
2.2 一階系統響應
2.2.1 一階系統在低頻和高頻處的估算
2.2.2 一階系統在短時(shí)間(t<<RC)內的階躍響應
2.2.3 具有特高頻極點(diǎn)的一階系統
2.3 二階系統
2.3.1 二階阻尼系統(理想情況下無(wú)阻尼, 阻尼系數ζ=0)
2.3.2 阻尼系數ζ<1的二階RLC電路系統
2.3.3 品質(zhì)因數“Q”
2.3.4 阻尼系數ζ<1的二階系統的瞬態(tài)響應
2.4 有阻尼的二階系統的自由振蕩
2.5 對數衰減
2.6 高階系統
2.6.1 有特高頻極點(diǎn)的二階電子系統
2.6.2 極點(diǎn)廣泛分布在實(shí)軸上的二階系統
2.6.3 利用傳遞函數的分母估計極點(diǎn)位置
2.7 諧振電路的回顧
2.8 利用能量的方法來(lái)分析無(wú)阻尼諧振電路
2.9 級聯(lián)系統的上升時(shí)間
習題
深入閱讀第3章 二極管的物理特性和理想(后來(lái)的非理想)二極管的回顧
3.1 絕緣體、 良好的導體和半導體中的電流
3.2 電子和空穴
3.3 漂移、 擴散、 復合和激發(fā)
3.3.1 漂移
3.3.2 擴散
3.3.3 激發(fā)和復合
3.3.4 半導體中的總電流
3.4 半導體摻雜的影響
3.4.1 施主摻雜材料
3.4.2 受主摻雜材料
3.5 熱平衡時(shí)的PN結
3.6 正向偏置電壓下的PN結
3.7 反向偏置二極管
3.8 理想的二極管方程
3.9 二極管中存儲的電荷
3.9.1 耗散電容
3.10 二極管在正向偏置下存儲的電荷
3.11 雙極型二極管的反向恢復
3.12 反向擊穿
3.13 二極管的數據表
3.14 快速了解肖特基二極管
習題
深入閱讀第4章 雙極型晶體管模型
4.1 簡(jiǎn)要歷史
4.2 基本的NPN型晶體管
4.3 工作在不同區域的晶體管模型
4.4 雙極型晶體管的低頻交流模型
4.5 高頻交流模型
4.6 閱讀晶體管數據表
4.6.1 大信號參數(hFE和VCE,SAT)
4.6.2 小信號參數(hfe、 Cμ、 C靶和rx)
4.7 混合靶模型的局限性
習題
深入閱讀第5章 基本的雙極型晶體管放大器及其偏置
5.1 晶體管的偏置問(wèn)題
5.2 晶體管放大器
5.2.1 共發(fā)射極放大器
5.2.2 射極跟隨器低頻增益、 輸入阻抗和輸出阻抗
習題
深入閱讀第6章 放大器帶寬估計技術(shù)
6.1 開(kāi)路時(shí)間常數介紹
6.2 晶體管放大器的例子
6.2.1 利用共發(fā)射極放大器的結果檢測OCTC的合理性
6.3 短路時(shí)間常數
習題
深入閱讀第7章 先進(jìn)的放大器和設計舉例
7.1 關(guān)于級聯(lián)增益和負載效應的說(shuō)明
7.2 最壞情況下的開(kāi)路時(shí)間常數計算
7.3 射極跟隨緩沖器的高頻輸出和輸入阻抗
7.4 自舉電路
7.5 極點(diǎn)分解
習題
深入閱讀第8章 雙極型晶體管高增益放大器及鏡像電流源
8.1 增加混合靶模型的必要性
8.2 基區寬度調制和擴展的混合靶模型
8.3 利用晶體管的數據表計算小信號參數
8.4 構建模塊
8.4.1 雙極型電流源的交流輸出阻抗
8.4.2 射極跟隨器交流輸入阻抗
8.4.3 鏡像電流源
8.4.4 基本的鏡像電流源的精確度和速度
8.4.5 發(fā)射極有反饋的鏡像電流源
8.4.6 有“β助手”的鏡像電流源
8.4.7 級聯(lián)鏡像電流源
8.4.8 威爾遜鏡像電流源
8.4.9 Widlar鏡像電流源
習題
深入閱讀第9章 場(chǎng)效應晶體管(FET)及其放大器
9.1 場(chǎng)效應晶體管的早期歷史
9.2 基本信號MOSFET的定性討論
9.3 畫(huà)出MOS器件的伏安特性曲線(xiàn)
9.4 MOS小信號模型(低頻)
9.5 MOS小信號模型(高頻)
9.6 基本的MOS放大器
9.6.1 源極跟隨器
9.6.2 共源極放大器
9.6.3 共柵極放大器
9.6.4 級聯(lián)共源極放大器
9.6.5 MOS鏡像電流
9.6.6 Try#1:共源極放大器
9.6.7 Try#2:增加輸出源極跟隨器M2
9.6.8 Try#3:增加級聯(lián)晶體管M3
9.7 基本的JFET
習題
深入閱讀第10章 雙極型晶體管和MOSFET的大信號轉換
10.1 介紹
10.2 BJT大信號轉換模型的發(fā)展
10.3 BJT反向有效區
10.4 BJT飽和
10.5 BJT的發(fā)射結和集電結的耗散電容
10.6 雙極型晶體管的電荷控制和混合靶參數之間的關(guān)系
10.7 從數據表中求解耗散電容
10.8 制造商的BJT測試
10.9 電荷控制模型舉例
10.10MOSFET的大信號轉換
習題
深入閱讀第11章 反饋系統
11.1 反饋控制的介紹和一些早期歷史
11.2 負反饋放大器的發(fā)明
11.3 控制系統基礎
11.4 環(huán)路增益和抗干擾性
11.5 反饋回路的近似閉環(huán)增益
11.6 極點(diǎn)位置、 阻尼和相對穩定
11.7 反饋對相對穩定的影響
11.8 Routh穩定判據(又名“Routh測試”)
11.9 相位裕度和增益裕度測試
11.10阻尼比和相位裕度之間的關(guān)系
11.11相位裕度、 階躍響應和頻率響應
11.12回路補償技術(shù)――超前和滯后網(wǎng)絡(luò )
11.13一些有趣的反饋回路的附加評論
習題
深入閱讀第12章 基本運算放大器的拓撲結構及案例分析
12.1 基本運算放大器的工作
12.2.1 差動(dòng)輸入級
12.1.2 射極跟隨器緩沖和輸出“推挽”級
12.2 簡(jiǎn)要回顧LM741運算放大器原理圖
12.3 運算放大器的一些實(shí)際限制
12.3.1 電壓偏移
12.3.2 電壓偏移隨溫度的漂移
12.3.3 輸入偏置和輸入偏移電流
12.3.4 差動(dòng)輸入阻抗
12.3.5 轉換速率
12.3.6 輸出阻抗和電容負載
12.4 噪聲
習題
深入閱讀第13章 電流反饋運算放大器回顧
13.1 傳統的電壓反饋運算放大器和“增益帶寬積”常數模式
13.2 傳統的電壓反饋運算放大器的轉換速率限制
13.3 電流反饋運算放大器
13.4 沒(méi)有轉換速率限制的電流反饋運算放大器
13.5 制造商的電流反饋放大器的數據表信息
13.6 關(guān)于電流反饋運算放大器限制更詳細的模型和一些評論
習題
深入閱讀第14章 模擬低通濾波器
14.1 介紹
14.2 LPF基本知識回顧
14.3 巴特沃思濾波器
14.3.1 切比雪夫1型濾波器
14.3.2 LPF的群時(shí)延
14.3.3 貝塞爾濾波器
14.4 巴特沃思濾波器、 切比雪夫濾波器和貝塞爾濾波器的比較
14.4.1 切比雪夫2型濾波器
14.4.2 橢圓濾波器
14.4.3 濾波器響應的比較
14.5 濾波器的實(shí)現
14.5.1 RLC梯形電路
14.5.2 全通濾波器
14.6 有源LPF的實(shí)現
14.7 關(guān)于高通和帶通濾波器的一些說(shuō)明
習題
深入閱讀第15章 無(wú)源器件、 原型問(wèn)題和印刷電路板布局案例分析
15.1 電阻
15.2 表面貼裝電阻說(shuō)明
15.3 電阻類(lèi)型說(shuō)明
15.3.1 金屬繞線(xiàn)的寄生感抗說(shuō)明
15.4 電容
15.5 電感
15.6 印刷電路板布局問(wèn)題的一些討論
15.6.1 電源旁路
15.6.2 接地層
15.6.3 印刷電路板線(xiàn)路寬度
15.6.4 在接地層之上的印刷電路板線(xiàn)路的近似感抗
15.7 關(guān)于原型工具的一些個(gè)人想法
15.7.1 驅動(dòng)器的實(shí)現
習題
深入閱讀第16章 噪聲
16.1 電阻中的熱(也稱(chēng)為“Johnson”或“白”)噪聲
16.1.1 如何添加噪聲源
16.1.2 串聯(lián)或并聯(lián)的噪聲電阻
16.1.3 在計算總噪聲時(shí)所用的帶寬是多少
16.2 肖特基(“散?!?噪聲
16.3 1/f(“粉紅色”或“閃爍”)噪聲
16.4 電阻中的過(guò)剩噪聲
16.5 “跳躍”噪聲(也稱(chēng)為“爆破”噪聲)
16.6 雙極型晶體管噪聲
16.7 場(chǎng)效應晶體管噪聲
16.8 運算放大器噪聲模型
16.9 噪聲最優(yōu)的運算放大器的選擇
16.10信噪比
16.10.1 噪聲系數
16.11不是噪聲的事情
習題
深入閱讀第17章 其他有用的設計技術(shù)及輕松的結束
17.1 熱電路
17.2 熱傳導傳輸的穩態(tài)模型
17.3 熱能存儲
17.4 利用熱電路等效模型來(lái)確定靜態(tài)半導體的結溫
17.5 機械電路等效
17.5.1 機械系統
17.5.2 電子系統
17.6 跨導線(xiàn)性原則
17.7 無(wú)限長(cháng)電阻梯形電路的輸入阻抗
17.8 傳輸線(xiàn)問(wèn)題
17.8.1 求解有限長(cháng)傳輸線(xiàn)的輸入阻抗
17.9 節點(diǎn)方程和克萊姆法則
17.10求解LRC電路的固有頻率
17.11關(guān)于自然界中標度法的一些評論
17.12幾何標度
17.12.1 魚(yú)/船速度(弗勞德定律)
17.12.2 水果
17.12.3 彎曲力矩
17.12.4 身體的大小和熱(伯格曼定律)
17.12.5 大小和跳躍(博雷利定律)
17.12.6 步行速度(弗勞德定律)
17.12.7 電容
17.12.8 電感
17.12.9 電磁鐵的升力
17.13 關(guān)于SPICE模型的用途和弊端的一些個(gè)人評論
習題
深入閱讀
附錄A