模拟电子系统设计指南（基础篇）：从半导体、分立元件到TI集成电路的分析与实现 epub pdf mobi txt 电子书 下载 2024

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内容简介

　　本书从*基本的半导体ＰＮ结开始，以二极管、双极结型晶体管、金属氧化物半导体场效应管，以及美国ＴＩ公司的集成运算放大器、集成功率放大器、集成线性低压降电源芯片、集成开关电源芯片为主线，系统介绍了半导体和PN结特性、半导体二极管的特性和分析、二极管电路的设计和分析、双极结型晶体管的特性和分析、双极结型晶体管放大电路应用、双极结型晶体管电路反馈原理及稳定分析、金属氧化物半导体场效应管特性和电路分析、金属氧化物半导体场效应管放大电路应用、运算放大器电路的设计和分析、集成差动放大器的原理和分析、运算放大器的性能指标、运算放大器电路稳定性分析、高速放大器的原理和分析、有源滤波器的原理和设计、功率放大器的分析和设计、振荡器的特性和分析、电源管理器的原理和应用、模拟-数字转换器的原理及应用、数字-模拟转换器的原理及应用等内容。本书的一大特色是将模拟电子系统理论知识和SPICE电路仿真进行系统化融合，通过理论计算及SPICE仿真结果，诠释了模拟电子系统的本质；本书的另一大特色是通过与美国TI公司和美国NI公司的产、学、研深度合作，将*新的模拟电子设计理论和设计方法引入书中，使得本书内容能与时俱进，将更精彩的内容呈现给广大读者。本书适用于从事模拟系统设计的工程师，尤其适用于从事TI集成电路设计的工程师。同时，本书也可以作为高等学校模拟电子技术基础课程的教学参考用书。

作者简介

　　何宾，著名的嵌入式技术和EDA技术专家，长期从事电子设计自动化方面的教学和科研工作，与全球多家知名的半导体厂商和EDA工具厂商大学计划保持紧密合作。目前已经出版嵌入式和EDA方面的著作近30部，内容涵盖电路仿真、电路设计、可编程逻辑器件、数字信号处理、单片机、嵌入式系统、片上可编程系统等。典型的代表作有《Xilinx FPGA设计*威指南》、《Altium Designer13.0电路设计、仿真与验证*威指南》、《Xilinx FPGA数字设计-从门级到行为级的双重描述》、《Xilinx FPGA数字信号处理*威指南-从HDL、模型到C的描述》、《模拟与数字系统协同设计*威指南-Cypress集成开发环境》、《STC单片机原理及应用》、《Altium Designer15.0电路仿真、设计、验证与工艺实现*威指南》、《STC单片机C语言程序设计》。

目录

第1章模拟电子技术绪论
1.1电子技术的发展历史
1.2模拟电子技术的目标
1.2.1模拟电子技术的基础地位
1.2.2模拟电子技术的知识点结构
1.2.3模拟电子技术的研究角度
1.3模拟电子系统的评价和分析
方法
1.3.1理论分析方法类型
1.3.2理论分析方法的实质
1.3.3实际测试
第2章半导体和PN结特性
2.1半导体材料
2.1.1N型杂质
2.1.2P型杂质
2.1.3多子和少子
2.1.4费米函数
2.1.5载流子浓度
2.2零偏置PN结
2.2.1内建结电势
2.2.2电场分布
2.2.3结电势分布
2.2.4空间耗尽区宽度
2.3正偏PN结
2.3.1耗尽区宽度
2.3.2少子电荷分布
2.4反偏PN 结
2.4.1耗尽区宽度
2.4.2结电容
2.5结电流密度
2.6温度依赖性
2.7高频交流模型
2.7.1耗尽电容
2.7.2扩散电容
2.7.3正偏模型
2.7.4反偏模型
第3章半导体二极管的特性和
分析
3.1二极管的符号和分类
3.1.1二极管的符号
3.1.2二极管的分类
3.2二极管电压和电流特性
3.2.1测试电路构建和分析
3.2.2查看和分析SPICE网表
3.2.3二极管SPICE模型描述
3.2.4二极管正偏电压-电流
特性分析
3.2.5二极管反偏电压-电流
特性分析
3.2.6二极管电压-电流线性
化模型
3.3二极管温度特性
3.3.1执行二极管温度扫描分析
3.3.2绘制和分析二极管温度
特性图
3.4二极管频率特性
3.4.1波特图工具的原理
3.4.2波特图使用说明
3.4.3二极管频率特性分析
3.5二极管额定功率特性
3.6发光二极管及其特性
3.7齐纳二极管及其特性
3.7.1电压电流特性
3.7.2电源管理器的设计
第4章二极管电路的设计和分析
4.1二极管整流器
4.1.1半波整流
4.1.2全波整流
4.1.3平滑整流器输出
4.2二极管峰值检测器
4.2.1二极管峰值检测器原理
4.2.2包络检波器实现
4.3二极管钳位电路
4.4二极管斩波器
4.4.1二极管斩波器原理
4.4.2二极管斩波器应用
4.5二极管倍压整流器
4.6压控衰减器
第5章双极结型晶体管的特性和
分析
5.1晶体管基本概念
5.2双极结型晶体管符号
5.3双极结型晶体管SPICE
模型参数
5.4双极结型晶体管工作原理
5.4.1双极结型晶体管结构
5.4.2电压、电流和电荷控制
5.4.3晶体管的α和β
5.4.4BJT工作区域
5.5双极结型晶体管输入和
输出特性
5.5.1输入特性
5.5.2输出特性
5.6双极结型晶体管电路模型及
分析方法
5.6.1直流模型
5.6.2大信号模型
5.6.3厄尔利效应
5.6.4小信号模型
5.7密勒定理及其分析方法
5.7.1密勒定理及其推导
5.7.2密勒定理的应用
5.7.3密勒效应
5.8双极结型晶体管的直流
偏置
5.8.1有源电流源偏置
5.8.2单基极电阻偏置
5.8.3发射极电阻反馈偏置
5.8.4射极跟随器偏置
5.8.5双基极电阻偏置
5.8.6偏置电路设计
5.9共发射极放大器
5.9.1有源偏置共射极放大器
5.9.2电阻偏置共射极放大器
5.10共集电极放大器
5.10.1有源偏置射极跟随器
5.10.2电阻偏置射极跟随器
5.11共基极放大器
5.11.1输入电阻Ri
5.11.2无负载电压增益Avo
5.11.3输出电阻Ro
5.12达林顿对晶体管
5.13直流电平移位和放大器
5.13.1电平移动方法
5.13.2电平移位的直流放大器
5.14双极结型晶体管电路的
频率响应
5.14.1高频模型
5.14.2BJT频率响应
5.15BJT放大器的频率响应
5.15.1共发射极BJT放大器
5.15.2共集电极BJT放大器
5.15.3共基极BJT放大器
第6章双极结型晶体管放大电路
应用
6.1BJT多级放大器及频率
响应
6.1.1电容耦合
6.1.2直接耦合
6.1.3级联晶体管
6.1.4频率响应
6.2BJT电流源原理
6.2.1基本电流源
6.2.2改进型基本电流源
6.2.3Widlar电流源
6.2.4共射-共基电流源
6.2.5威尔逊电流源
6.2.6多重电流源
6.2.7零增益放大器
6.2.8稳定电流源
6.3BJT差分放大器原理
6.3.1采用阻性负载的BJT
差分对
6.3.2采用基本电流镜有源负载
的BJT差分放大器
6.3.3采用改进电流镜的差分
放大器
6.3.4共射极-共基极差分放
大器
6.3.5差分放大器频率响应
第7章双极结型晶体管电路反馈
原理及稳定分析
7.1放大器反馈机制类型
7.2放大器反馈特性
7.2.1闭环增益系数
7.2.2频率响应
7.2.3失真
7.3放大器反馈结构
7.3.1串联-并联反馈结构
7.3.2串联-串联反馈结构
7.3.3并联-并联反馈结构
7.3.4并联-串联反馈结构
7.4放大器反馈分析
7.4.1串联-并联反馈结构
7.4.2串联-串联反馈结构
7.4.3并联-并联反馈结构
7.4.4并联-串联反馈结构
7.5放大器稳定性分析
7.5.1闭环频率和稳定性
7.5.2瞬态响应和稳定性
7.5.3闭环极点和稳定性
7.5.4奈奎斯特稳定准则
7.5.5相对稳定性判定
7.5.6相位裕度的影响
7.5.7波特图分析稳定性方法
第8章金属氧化物半导体场效应
管特性和电路分析
8.1金属氧化物半导体场效应
管基础
8.1.1金属氧化物半导体场效应
管概述
8.1.2金属氧化物场效应晶体管
符号
8.1.3金属氧化物场效应管的基本
概念
8.1.4MOSFET的SPICE模型
参数
8.2增强型MOSFET
8.2.1内部结构
8.2.2工作模式
8.2.3工作特性
8.3耗尽型MOSFET
8.3.1内部结构
8.3.2工作模式
8.3.3工作特性
8.4MOSFET低频模型
8.4.1直流模型
8.4.2小信号模型
8.4.3小信号分析
8.5MOSFET直流偏置
8.5.1MOSFET偏置电路原理
8.5.2MOSFET偏置电路设计
8.6共源极放大器
8.6.1采用电流源负载的共源极
放大器
8.6.2采用增强型MOSFET负载的
共源极放大器
8.6.3采用耗尽型MOSFET负载的
共源极放大器
8.6.4采用电阻负载的共源极
放大器
8.7共漏极放大器
8.7.1有源偏置的源极跟随器
8.7.2电阻偏置的源极跟随器
8.8共栅极放大器
8.9直流电平移位和放大器
8.9.1电平移动方法
8.9.2电平移位的MOSFET
放大器
8.10MOSFET放大器频率响应
8.10.1MOSFET高频模型
8.10.2共源极放大器频率响应
8.10.3共漏极放大器频率响应
8.10.4共栅极放大器频率响应
第9章金属氧化物半导体场效应
管放大电路应用
9.1MOSFET多级放大器及
频率响应
9.1.1电容耦合级联放大器
9.1.2直接耦合放大器
9.1.3共源-共栅放大器
9.2MOSFET电流源原理
9.2.1基本电流源
9.2.2改进型基本电流源
9.2.3多重电流源
9.2.4共源-共栅电流源
9.2.5威尔逊电流源
9.2.6零增益放大器
9.2.7稳定电流源
9.3MOSFET差分放大器原理
9.3.1NMOSFET差分对
9.3.2采用有源负载的MOSFET
差分对
9.3.3共源-共栅MOSFET差分
放大器
9.4耗尽型MOSFET差分放大器
原理
9.4.1采用阻性负载的耗尽型
MOSFET差分对
9.4.2采用有源负载的耗尽型
MOSFET差分对
第10章运算放大器电路的设计
和分析
10.1集成运算放大器的原理
10.1.1集成运放的内部结构
10.1.2集成运放的通用符号
10.1.3集成运放的简化原理
10.2理想运算放大器模型
10.2.1理想运算放大器的特点
10.2.2放大器“虚短”和
“虚断”
10.2.3叠加定理
10.3理想运算放大器的分析
10.3.1同相放大器
10.3.2反相放大器
10.4运算放大器的应用
10.4.1电压跟随器
10.4.2加法器
10.4.3积分器
10.4.4微分器
10.4.5半波整流器
10.4.6全波整流器
10.5单电源供电运放电路
10.5.1单电源运放
10.5.2运算放大电路的基本
偏置方法
10.5.3其他一些基本的单电源
供电电路
第11章集成差动放大器的原理
和分析
11.1差分放大器的基本概念
11.2差分放大器
11.3仪表放大器
11.4电流检测放大器
11.4.1低侧电流测量方法
11.4.2高测电流检测方法
11.5全差分放大器
11.5.1全差分放大器原理
11.5.2差分信号源匹配
11.5.3单端信号源匹配
11.5.4输入共模电压
第12章运算放大器的性能指标
12.1开环增益、闭环增益和
环路增益
12.2放大器直流精度
12.2.1放大器输入端直流参数
指标
12.2.2放大器输出端直流参数
指标
12.3放大器交流精度
12.3.1增益带宽积
12.3.2压摆率
12.3.3建立时间
12.3.4总谐波失真加噪声
12.4其他指标
12.4.1共模抑制比
12.4.2电源噪声抑制比
12.4.3电源电流
12.4.4运放噪声
12.5精密放大器指标
12.5.1TI精密运算放大器
12.5.2精密放大器选型步骤
第13章运算放大器电路稳定性分析
13.1运放电路稳定性分析方法
13.2Aol和1/β的计算方法
13.3外部寄生电容对稳定性的影响
13.3.1负载电阻影响的瞬态分析
13.3.2负载电阻影响的交流小信号
分析
13.4修改Aol的补偿方法
13.4.1电路的瞬态分析
13.4.2电路的交流小信号分析
13.5

前言/序言

本书是《模拟电子系统设计指南（基础篇）：从半导体、分立元件到TI集成电路的分析与实现》一书的配套实践用书。模拟电子系统的设计能力取决于对相关理论知识理解的深度和广度，对理论知识的理解仅从书本上学习是远远不够的，需要通过大量的SPICE电路软件仿真，以及构建和测试实际硬件电路来积累大家通常所说的“设计经验”。
在编写本书的过程中，本人的学生参与了大量模拟硬件电路的构建、测试和验证工作，而他们在大学刚开始学习模拟电子技术时，感觉特别抽象，理解起来很困难，导致他们不知道学习模拟电子技术这门课程的目的所在，当然这也是国内大学教师和学生普遍的共识。本人在编写这本书的6个月的时间里，通过给学生布置书上所提供的这些设计题目，引导他们有针对性地从实践中重新学习模拟电子技术知识，而不是像原来一样仅仅从书本上学习。
在他们完成本人所布置的这些设计题目的过程中，首先要参考本人编写的《模拟电子系统设计指南（基础篇）：从半导体、分立元件到TI集成电路的分析与实现》中相关的模拟电路理论知识，然后使用SPICE对要搭建的模拟硬件电路从不同的角度进行初步可行性验证，最后在面包板/万能板上构建实际的硬件电路，并通过测试仪器从时域（包含X-Y）和频域两个不同的角度研究信号与模拟电子系统各个单元之间的内在关系。经过这个训练过程，他们从以前感觉模拟电子技术是最难学最不喜欢学的课程，到如今转变为对模拟电子技术内在所表现出深层次“魅力”的浓厚兴趣。并且，现在他们可以从整体上将所学习的各门相关专业课程知识点有机地联系在一起。由此可见，实践/实验在模拟电子课程教与学中的重要作用。
全书分为14章，以二极管、BJT、MOSFET、集成运算放大器、功率放大器、电源管理器为主线，将模拟电子课程中所需要掌握的重要知识点通过实验进行了系统化融合。本人的学生王中正负责本书第510章实验内容的设计和验证，徐佳负责本书第67章实验内容的设计和验证，唐思怡负责本书第1114章实验内容的设计和验证。此外，汤宗美负责本书教学课件的制作。本人完成对全书的文字整理、实验结构的确认及审阅工作。本书由王学伟主审。
在编写本书的过程中，TI大学计划提供了芯片和经费资助；NI大学计划提供了正版Multisim Designer 14.0工具的授权；RIGOL公司大学计划提供了程控电源、信号发生器、数字示波器、频谱分析仪、数字万用表和电子负载。正是由于这些公司的鼎力支持和帮助，使得我能够高质量地完成本书的编写工作，在此向他们的支持表示衷心的感谢。通过本书的编写，使得教育界和产业界能够更紧密地合作，并可以全方位地帮助教育界的老师将最新的模拟电子设计软件工具和硬件平台介绍给广大的学生，同时也为产业界培养更多能够从事相关工作的工程技术人员，这是一种双赢的合作。
最后，感谢电子工业出版社各位编辑对本书出版给予的帮助和支持，由于本人水平有限，书中难免出现不足之处，请读者不吝指出，帮助本人进一步完善本书的内容。
何宾
2017年4月于北京

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