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第1章 电子学与设计绪论 1

1.1 引言 1

1.2 电子学的历史 1

1.3 电子系统 3

1.3.1 传感器 4

1.3.2 执行器 4

1.4 电信号和标记法 5

1.4.1 模数转换器 5

1.4.2 数模转换器 6

1.4.3 标记法 7

1.5 电子系统的分类 8

1.6 电子系统的规范 9

1.6.1 瞬态规范 9

1.6.2 失真 10

1.6.3 频率规范 10

1.6.4 直流和小信号规范 11

1.7 放大器类型 12

1.8 电子系统的设计 13

1.9 电子电路的设计 15

1.9.1 分析和设计 15

1.9.2 工程设计的定义 15

1.9.3 电路级设计过程 16

1.9.4 从设计的角度进行研究的好处 18

1.9.5 设计项目的类型 19

1.9.6 设计报告 20

1.10 电子器件 21

1.10.1 半导体二极管 21

1.10.2 双极型晶体管 21

1.10.3 场效应晶体管 22

1.11 新兴电子 24

1.11.1 忆阻器 24

1.11.2 有机电子 25

1.11.3 生物电子 26

参考文献 27

习题 28

第2章 放大器及频率响应概论 30

2.1 引言 30

2.2 放大器特性 30

2.2.1 电压增益 31

2.2.2 电流增益 31

2.2.3 功率增益 32

2.2.4 对数增益 32

2.2.5 输入输出电阻 33

2.2.6 放大器饱和 33

2.2.7 放大器非线性 34

2.2.8 上升时间 36

2.2.9 转换速率 36

2.3 放大器类型 38

2.3.1 电压放大器 38

2.3.2 电流放大器 39

2.3.3 跨导放大器 41

2.3.4 跨阻放大器 42

2.4 级联放大器 43

2.4.1 级联电压放大器 43

2.4.2 级联电流放大器 45

2.5 放大器的频率响应 46

2.5.1 低通特性 47

2.5.2 高通特性 49

2.5.3 带通特性 51

2.5.4 增益与带宽的关系 51

2.6 密勒定理 53

2.7 频率响应方法 54

2.7.1 低频传递函数方法 55

2.7.2 高频传递函数方法 56

2.7.3 密勒电容方法 57

2.7.4 低频短路方法 60

2.7.5 高频零值方法 61

2.7.6 中频电压增益 63

2.7.7 多级放大器 64

2.8 PSpice/SPICE放大器模型 64

2.8.1 电压放大器 64

2.8.2 电流放大器 65

2.8.3 跨导放大器 65

2.8.4 跨阻放大器 65

2.9 放大器设计 65

本章小结 68

参考文献 68

问题回顾 68

习题 69

第3章 运算放大器和应用概论 77

3.1 引言 77

3.2 理想运算放大器的特性 77

3.2.1 运算放大器电路模型 78

3.2.2 运算放大器频率响应 79

3.2.3 共模抑制比 80

3.3 运算放大器PSpice/SPICE模型 82

3.3.1 直流线性模型 83

3.3.2 交流线性模型 83

3.3.3 非线性宏模型 84

3.4 理想运算放大器的分析 85

3.4.1 同相放大器 85

3.4.2 反相放大器 89

3.5 运算放大器的应用 94

3.5.1 积分器 94

3.5.2 微分器 101

3.5.3 差分放大器 105

3.5.4 仪表放大器 107

3.5.5 同相求和放大器 108

3.5.6 反相求和放大器 109

3.5.7 加法-减法放大器 110

3.5.8 光耦驱动器 113

3.5.9 光电探测器 114

3.5.10 电压-电流转换器 114

3.5.11 直流电压表 115

3.5.12 直流毫伏表 115

3.5.13 负阻抗转换器 116

3.5.14 恒流源 117

3.5.15 同相积分器 117

3.5.16 电感模拟器 118

3.5.17 交流耦合自举电压跟随器 119

3.6 运算放大器电路的设计 120

本章小结 122

参考文献 122

问题回顾 122

习题 123

第4章 半导体二极管 132

4.1 引言 132

4.2 理想的二极管 132

4.3 二极管电路的转移特性 135

4.4 实际二极管 136

4.4.1 实际二极管的特性 136

4.4.2 二极管常数的确定 137

4.4.3 温度效应 139

4.5 实际二极管电路的分析 140

4.5.1 图解法 140

4.5.2 近似法 141

4.5.3 迭代法 141

4.5.4 数学法 142

4.6 实际二极管的模型 143

4.6.1 恒压降直流模型 143

4.6.2 分段线性直流模型 144

4.6.3 低频小信号模型 146

4.6.4 PSpice/SPICE二极管模型 149

4.7 齐纳二极管 152

4.7.1 齐纳稳压器 153

4.7.2 齐纳稳压器的设计 154

4.7.3 齐纳限幅器 157

4.7.4 齐纳二极管的温度效应 160

4.8 发光二极管 160

4.9 额定功率 161

4.10 二极管的数据表 162

本章小结 166

参考文献 166

问题回顾 166

习题 167

第5章 二极管的应用 174

5.1 引言 174

5.2 二极管整流器 174

5.2.1 单相半波整流器 175

5.2.2 单相全波中心抽头的整流器 181

5.2.3 单相全波桥式整流器 186

5.3 整流器的输出滤波器 190

5.3.1 L滤波器 190

5.3.2 C滤波器 192

5.3.3 LC滤波器 197

5.4 二极管峰值检测器和解调器 199

5.5 二极管斩波器 202

5.5.1 并联斩波器 202

5.5.2 串联斩波器 203

5.6 二极管钳位电路 205

5.6.1 固定移位钳位电路 205

5.6.2 可变移位钳位电路 206

5.7 二极管电压乘法器 209

5.7.1 倍压器 209

5.7.2 电压三倍器以及四倍器 210

5.8 二极管函数产生器 211

本章小结 213

参考文献 214

问题回顾 214

习题 214

第6章 半导体和pn结特性 220

6.1 引言 220

6.2 半导体材料 221

6.2.1 n-型材料 222

6.2.2 p-型材料 223

6.2.3 多子和少子 223

6.2.4 费米函数 223

6.2.5 载流子浓度 225

6.3 零偏pn结 226

6.3.1 内建结电势 227

6.3.2 电场分布 227

6.3.3 结电势分布 229

6.3.4 空间电荷耗尽区宽度 229

6.4 反偏pn结 230

6.4.1 击穿条件 231

6.4.2 耗尽区宽度 232

6.4.3 结电容 233

6.5 正偏pn结 234

6.5.1 耗尽区宽度 234

6.5.2 少子电荷分布 235

6.6 结电流密度 237

6.7 温度依赖性 238

6.8 高频交流模型 238

6.8.1 耗尽电容 239

6.8.2 扩散电容 239

6.8.3 正偏模型 240

6.8.4 反偏模型 240

本章小结 241

参考文献 241

问题回顾 241

习题 242

第7章 金属氧化物半导体场效应晶体管 245

7.1 引言 245

7.2 金属氧化物场效应晶体管 246

7.3 增强型MOSFET 246

7.3.1 工作过程 247

7.3.2 输出特性和转移特性 250

7.3.3 沟道长度调制 251

7.3.4 衬底偏置效应 252

7.3.5 互补MOS 253

7.4 耗尽型MOSFET 254

7.4.1 工作过程 254

7.4.2 输出和转移特性 255

7.5 场效应晶体管模型和放大器 256

7.5.1 直流模型 257

7.5.2 交流小信号模型 257

7.5.3 PSpice模型 258

7.5.4 小信号分析 259

7.6 MOSFET开关 261

7.7 MOSFET的直流偏置 262

7.7.1 MOSFET偏置电路 263

7.7.2 MOSFET偏置电路的设计 264

7.8 共源极放大器 267

7.8.1 采用电流源负载的共源极放大器 268

7.8.2 采用增强型MOSFET负载的共源极放大器 270

7.8.3 采用耗尽型MOSFET负载的共源极放大器 271

7.8.4 采用电阻负载的共源极放大器 272

7.9 共漏极放大器 275

7.9.1 有源偏置的源极跟随器 276

7.9.2 电阻偏置的源极跟随器 277

7.10 共栅极放大器 279

7.11 多级放大器 281

7.11.1 电容耦合级联放大器 281

7.11.2 直接耦合的放大器 282

7.11.3 共源共栅放大器 282

7.12 直流电平移位和放大器 284

7.12.1 电平移位方法 284

7.12.2 电平移位的MOS放大器 285

7.13 MOSFET放大器的频率响应 289

7.13.1 高频MOSFET模型 289

7.13.2 小信号PSpice模型 291

7.13.3 共源极放大器 292

7.13.4 共漏极放大器 295

7.13.5 共栅极放大器 297

7.14 MOSFET放大器的设计 300

本章小结 304

参考文献 304

问题回顾 305

习题 305

第8章 双极型晶体管及放大器 319

8.1 引言 319

8.2 双极型晶体管 320

8.3 BJT的工作原理 321

8.3.1 正向工作模式 322

8.3.2 截止、饱和与反向有源工作模式 324

8.3.3 基区致窄 324

8.3.4 饱和电流Is和电流增益βF的物理参数 327

8.4 输入输出特性 329

8.5 BJT电路模型 331

8.5.1 线性直流模型 331

8.5.2 小信号交流模型 332

8.5.3 小信号混合模型 333

8.5.4 PSpice/SPICE模型 333

8.5.5 小信号分析 334

8.6 BJT开关 336

8.7 双极型晶体管的直流偏置 337

8.7.1 有源电流源偏置 338

8.7.2 单基极电阻偏置 339

8.7.3 发射极电阻反馈偏置 339

8.7.4 射极跟随器偏置 340

8.7.5 双基极电阻偏置 340

8.7.6 偏置电路设计 341

8.8 共射极放大器 344

8.8.1 有源偏置共射极放大器 345

8.8.2 阻性偏置共射极放大器 347

8.9 射极跟随器 351

8.9.1 有源偏置射极跟随器 352

8.9.2 阻性偏置射极跟随器 354

8.10 共基极放大器 356

8.10.1 输入电阻Ri 357

8.10.2 无负载电压增益A vo 358

8.10.3 输出电阻Ro 358

8.11 多级放大器 360

8.11.1 电容耦合级联放大器 360

8.11.2 直接耦合放大器 361

8.11.3 级联晶体管放大器 361

8.12 达灵顿对晶体管 363

8.13 直流电平移位和放大器 366

8.13.1 电平移位方法 366

8.13.2 电平移位的直流放大器 367

8.14 双极型晶体管的频率模型和响应 370

8.14.1 高频模型 370

8.14.2 小信号PSpice/SPICE模型 372

8.14.3 BJT的频率响应 373

8.15 BJT放大器的频率响应 375

8.15.1 共射极BJT放大器 376

8.15.2 共集电极BJT放大器 381

8.15.3 共基极BJT放大器 384

8.15.4 多级放大器 387

8.16 MOSFET与BJT 391

8.17 放大器的设计 391

本章小结 395

参考文献 395

问题回顾 395

习题 396

第9章 差分放大器 410

9.1 引言 410

9.2 差分放大器的内部结构 410

9.2.1 差分放大器的特性 411

9.2.2 差分放大器的内部结构 412

9.3 MOSFET电流源 414

9.3.1 基本电流源 415

9.3.2 改进型基本电流源 416

9.3.3 多重电流源 417

9.3.4 共源共栅电流源 418

9.3.5 威尔逊电流源 418

9.3.6 有源电流源的设计 419

9.4 MOS差分放大器 420

9.4.1 NMOS差分对 420

9.4.2 采用有源负载的MOS差分对 426

9.4.3 共源共栅MOS差分放大器 428

9.5 耗尽型MOS差分放大器 430

9.5.1 采用阻性负载的耗尽型MOS差分对 430

9.5.2 采用有源负载的耗尽型MOS差分对 433

9.6 BJT电流源 433

9.6.1 基本电流源 434

9.6.2 改进型基本电流源 436

9.6.3 Widlar电流源 437

9.6.4 共射共基电流源 441

9.6.5 威尔逊电流源 441

9.6.6 多重电流源 445

9.7 BJT差分放大器 445

9.7.1 采用阻性负载的BJT差分对 445

9.7.2 采用基本电流镜有源负载的BJT差分放大器 453

9.7.3 采用改进电流镜的差分放大器 455

9.7.4 共射共基差分放大器 456

9.8 BiCMOS差分放大器 458

9.8.1 BJT与CMOS放大器 458

9.8.2 BiCMOS放大器 459

9.8.3 级联晶体管BiCMOS放大器 460

9.8.4 双级联晶体管BiCMOS放大器 461

9.9 差分放大器的频率响应 463

9.9.1 采用阻性负载的频率响应 463

9.9.2 采用有源负载的频率响应 463

9.10 差分放大器的设计 464

本章小结 465

参考文献 465

问题回顾 465

习题 466

第10章 反馈放大器 474

10.1 引言 474

10.2 反馈 475

10.3 反馈的特性 476

10.3.1 闭环增益 476

10.3.2 增益敏感性 477

10.3.3 反馈系数敏感性 478

10.3.4 频率响应 479

10.3.5 失真 480

10.4 反馈拓扑结构 481

10.4.1 反馈结构 481

10.4.2 反馈关系 484

10.5 反馈放大器的分析 484

10.6 串联-并联反馈 485

10.6.1 理想串联-并联反馈网络的分析 486

10.6.2 实际串联-并联反馈网络的分析 488

10.7 串联-串联反馈 493

10.7.1 理想串联-串联反馈网络的分析 494

10.7.2 实际串联-串联反馈网络的分析 495

10.8 并联-并联反馈 500

10.8.1 理想并联-并联反馈网络的分析 501

10.8.2 实际并联-并联反馈网络的分析 503

10.9 并联-串联反馈 508

10.9.1 理想并联-串联反馈网络的分析 509

10.9.2 实际并联-串联反馈网络的分析 509

10.10 反馈电路设计 512

10.11 稳定性分析 517

10.11.1 闭环频率和稳定性 517

10.11.2 极点和不稳定性 518

10.11.3 瞬态响应和稳定性 518

10.11.4 闭环极点和稳定性 519

10.11.5 奈奎斯特稳定准则 520

10.11.6 相对稳定性 521

10.11.7 相位裕度的影响 522

10.11.8 采用波特图的稳定性分析 523

10.12 补偿技术 526

10.12.1 增加主极点 526

10.12.2 改变主极点 528

10.12.3 密勒补偿和极点分裂 529

10.12.4 调整反馈路径 531

本章小结 534

参考文献 534

问题回顾 534

习题 535

第11章 功率放大器 547

11.1 引言 547

11.2 功率放大器的分类 548

11.3 功率晶体管 549

11.4 A类放大器 551

11.4.1 射极跟随器 551

11.4.2 基本的共射极放大器 554

11.4.3 采用有源负载的共射极放大器 556

11.4.4 变压器耦合负载共射极放大器 557

11.5 B类推挽放大器 559

11.5.1 互补推挽放大器 559

11.5.2 变压器耦合负载推挽放大器 564

11.6 互补AB类推挽放大器 567

11.6.1 转移特性 568

11.6.2 输出功率和效率 568

11.6.3 采用二极管的偏置 568

11.6.4 采用二极管和有源电流源的偏置 570

11.6.5 采用VBE乘法器的偏置 571

11.6.6 准互补AB类放大器 574

11.6.7 变压器耦合AB类放大器 575

11.7 C类放大器 576

11.8 D类放大器 578

11.9 E类放大器 580

11.10 短路和热保护 582

11.10.1 短路保护 583

11.10.2 热保护 583

11.11 功率运算放大器 584

11.11.1 功率放大器IC 584

11.11.2 桥式放大器 586

11.12 热考虑 587

11.12.1 热阻 587

11.12.2 热沉和热流 588

11.12.3 功耗与温度 588

11.13 功率放大器的设计 590

本章小结 590

参考文献 590

问题回顾 591

习题 592

第12章 有源滤波器 597

12.1 引言 597

12.2 有源滤波器与无源滤波器 597

12.3 有源滤波器类型 598

12.4 一阶滤波器 601

12.5 双二次函数 603

12.6 巴特沃斯滤波器 606

12.6.1 巴特沃斯函数（n＝1） 607

12.6.2 巴特沃斯函数（n＝2） 607

12.6.3 巴特沃斯函数（n＝3） 608

12.6.4 高阶滤波器的巴特沃斯函数 608

12.7 传递函数的实现 610

12.8 低通滤波器 610

12.8.1 一阶低通滤波器 610

12.8.2 二阶低通滤波器 612

12.8.3 巴特沃斯低通滤波器 616

12.9 高通滤波器 618

12.9.1 一阶高通滤波器 618

12.9.2 二阶高通滤波器 619

12.9.3 巴特沃斯高通滤波器 621

12.10 带通滤波器 624

12.10.1 宽带通滤波器 624

12.10.2 窄带通滤波器 626

12.11 带阻滤波器 628

12.11.1 宽带阻滤波器 628

12.11.2 窄带阻滤波器 630

12.12 全通滤波器 631

12.13 开关电容滤波器 632

12.13.1 开关电容电阻 632

12.13.2 开关电容积分器 634

12.13.3 通用开关电容滤波器 634

12.14 滤波器设计准则 636

本章小结 636

参考文献 636

问题回顾 637

习题 637

第13章 振荡器 642

13.1 引言 642

13.2 振荡器原理 642

13.2.1 振荡条件 643

13.2.2 频率稳定性 644

13.2.3 幅度稳定性 645

13.3 音频振荡器 645

13.3.1 相移振荡器 645

13.3.2 正交振荡器 648

13.3.3 三相振荡器 650

13.3.4 文氏桥振荡器 651

13.3.5 环形振荡器 654

13.4 射频振荡器 656

13.4.1 科耳皮兹振荡器 656

13.4.2 Hartley振荡器 661

13.4.3 两级MOS振荡器 663

13.5 晶体振荡器 666

13.6 有源滤波调谐振荡器 669

13.7 振荡器设计 671

本章小结 672

参考文献 672

问题回顾 672

习题 672

第14章 运算放大器 676

14.1 引言 676

14.2 运放的内部结构 676

14.3 实际运放的参数和特性 677

14.3.1 输入偏置电流 677

14.3.2 输入失调电流 679

14.3.3 输入失调电压 681

14.3.4 电源抑制比 682

14.3.5 热电压漂移 682

14.3.6 确定热电压漂移 683

14.3.7 失调电压调整 685

14.3.8 共模抑制比 686

14.3.9 输入电阻 687

14.3.10 输出电阻 688

14.3.11 频率响应 688

14.3.12 转换速率 691

14.4 CMOS运放 692

14.4.1 基本CMOS运放 692

14.4.2 CMOS运放MC14573 693

14.4.3 CMOS运放TLC1078 696

14.5 BJT运放 698

14.5.1 BJT运放LM124 698

14.5.2 BJT运放LM741 699

14.6 LM741运放分析 701

14.6.1 直流分析 701

14.6.2 小信号交流分析 706

14.6.3 频率响应分析 713

14.6.4 小信号等效电路 713

14.7 BiCMOS运放 714

14.7.1 BiCMOS运放CA3130 714

14.7.2 BiCMOS运放CA3140 716

14.7.3 BiCMOS运放LH0022 717

14.7.4 BiCMOS运放LF411 720

14.7.5 BiCMOS运放LH0062 722

14.7.6 BiCMOS运放LH0032 723

14.8 运放的设计 725

本章小结 725

参考文献 726

问题回顾 726

习题 727

第15章 数字电路概论 731

15.1 引言 731

15.2 逻辑状态 731

15.3 逻辑门 732

15.4 逻辑门的性能参数 733

15.4.1 电压转移特性 734

15.4.2 噪声容限 735

15.4.3 扇出与扇入 736

15.4.4 传输延迟 737

15.4.5 功耗 739

15.4.6 延迟-功耗积 740

15.5 NMOS反相器 741

15.5.1 带增强型负载的NMOS反相器 741

15.5.2 带耗尽型负载的NMOS反相器 747

15.5.3 NMOS反相器比较 753

15.6 NMOS逻辑电路 754

15.6.1 NMOS传输门 754

15.6.2 NMOS或非门 755

15.6.3 NMOS与非门 755

15.7 CMOS反相器 756

15.8 CMOS逻辑电路 759

15.8.1 CMOS传输门 759

15.8.2 CMOS或非门和与非门 761

15.8.3 CMOS系列 762

15.9 CMOS和NMOS门的比较 762

15.10 BJT反相器 763

15.10.1 电压转移特性 763

15.10.2 开关特性 764

15.11 晶体管-晶体管逻辑门 768

15.11.1 标准TTL门 768

15.11.2 高速TTL与非门 774

15.11.3 肖特基TTL与非门 777

15.12 发射极耦合逻辑或/或非门 779

15.13 BiCMOS反相器 785

15.14 逻辑门接口 787

15.14.1 TTL驱动CMOS 787

15.14.2 CMOS驱动TTL 789

15.15 逻辑门对比 789

15.16 逻辑电路设计 790

本章小结 793

参考文献 793

问题回顾 793

习题 794

第16章 模拟集成电路及应用 803

16.1 引言 803

16.2 采用运放和二极管的电路 803

16.2.1 最大正信号检测器 804

16.2.2 精密峰值电压检测器 804

16.2.3 精密半波整流器 805

16.2.4 精密全波整流器 806

16.2.5 精密钳位电路 807

16.2.6 固定电压限幅器 808

16.2.7 可调电压限幅器 809

16.2.8 齐纳电压限幅器 813

16.2.9 硬限幅器 814

16.3 比较器 817

16.3.1 比较器与运放 817

16.3.2 输出侧连接 818

16.3.3 阈值比较器 818

16.4 过零检测器 820

16.5 施密特触发器 820

16.5.1 反相施密特触发器 821

16.5.2 同相施密特触发器 823

16.5.3 带参考电压的施密特触发器 824

16.5.4 迟滞对输出电压的影响 825

16.6 方波发生器 827

16.7 三角波发生器 829

16.8 锯齿波发生器 832

16.9 压控振荡器 834

16.9.1 充电模式 835

16.9.2 放电模式 835

16.9.3 电路实现 835

16.9.4 NE/SE-566压控振荡器 836

16.10 555定时器 839

16.10.1 原理框图 839

16.10.2 单稳态多谐振荡器 840

16.10.3 单稳态多谐振荡器的应用 841

16.10.4 非稳态多谐振荡器 843

16.10.5 非稳态多谐振荡器的应用 845

16.11 锁相环 849

16.11.1 相位检测器 850

16.11.2 集成电路PLL 851

16.11.3 565 PLL的应用 851

16.12 电压-频率和频率-电压转换器 855

16.12.1 V/F转换器 855

16.12.2 F/V转换器 859

16.13 采样-保持电路 862

16.13.1 SAH运放电路 863

16.13.2 SAH集成电路 864

16.14 数-模转换器 865

16.14.1 加权电阻D/A转换器 865

16.14.2 R-2R梯形网络D/A转换器 866

16.14.3 集成电路D/A转换器 868

16.15 模-数转换器 871

16.15.1 逐次逼近型A/D转换器 871

16.15.2 集成电路A/D转换器 873

16.16 使用模拟集成电路的电路设计 874

本章小结 875

参考文献 875

问题回顾 875

习题 876

部分习题答案 881