内容简介
《实用电子电路设计丛书:晶体管电路设计套装(套装上下册)》是“现代半导体电路设计教材系列”之一。《实用电子电路设计丛书:晶体管电路设计套装(套装上下册)》分上下两册。上册中通过实验介绍放大电路技术,下册则通过实验介绍,FET、功率MOS,开关电路等。主要内容有FET放大电路,原极跟随器电路的设计,门接地放大电路的设计,电流反馈运算放大器的设计与制作,FET开关电路的设计、使用功率MOS的电动机驱动电路,晶体管一开关电源的设计等等。
内页插图
目录
上册:
第一章 概述
学习晶体管电路或FET电路的必要性
晶体管和FET的工作原理
晶体管和FET的近况
第二章 放大电路的工作
观察放大电路的波形
放大电路的设计
放大电路的性能
共发射极应用电路
第三章 增强输出的电路
观察射极跟随器的波形
电路设计
射极跟随器的性能
射极跟随器的应用电路
第四章 小型功率放大器的设计与制作
功率放大电路的关键问题
小型功率放大器的设计方法
小型功率放大器的性能
小型功率放大器的应用电路
……
第五章 功率放大器的设计与制作
第六章 拓宽频率特性
第七章 视频选择器的设计和制作
第八章 渥尔曼电路的设计
第九章 负反馈放大电路的设计
第十章 直流稳定电源的设计与制作
第十一章 差动放大电路的设计
第十二章 OP放大器电路的设计与制作
结束语
参考文献
下册:
第1章 晶体管、FET和lC
1.1 晶体管和FET的灵活使用
1.1.1 使用IC的优缺点
1.1.2 使用晶体管和FET的优缺点
1.1.3 灵活使用IC以及晶体管、FET
1.1.4 灵活使用技术
1.2 进入自我设计IC的时代
1.2.1 自己设计IC
1.2.2 模拟电路今后也将采用(CMOS)FET器件
第2章 FET放大电路的工作原理
2.1 放大电路的波形
2.1.1 3倍放大器
2.1.2 栅极上加偏压
2.1.3 栅极一源极间电压为0.4 V
2.1.4 FET是电压控制器件
2.1.5 输出是源极电流的变化部分
2.1.6 漏极的相位相反
2.1.7 与双极晶体管电路的差别
2.2 FET的工作原理
2.2.1 JFET与MOSFET
2.2.2 FET的结构
2.2.3 FET的电路符号
2.2.4 JFET的传输特性
2.2.5 放大倍数是跨导gm
2.2.6 实际器件的跨导
2.2.7 MOSFET的传输特性
2.2.8 MOSFET的跨导
第3章 源极接地放大电路的设计
3.1 设计放大电路前的准备
3.1.1 源极接地电路的直流电位
3.1.2 求解交流电压放大倍数
3.1.3 更换FET器件的品种
3.1.4 用晶体管替代FET
3.2 放大电路的设计
3.2.1 确定电源电压
3.2.2 选择FET
3.2.3 使用低频低噪声器件2SK
3.2.4 决定漏极电流工作点
3.2.5 确定RD和Rs
3.2.6 功率损耗的计算
3.2.7 栅极偏压电路的设计
3.2.8 进行必要的验算
3.2.9 确定电容Cl、C2的方法
3.2.10 FET电路中旁路电容也是重要的
3.3 放大电路的性能
3.3.1 测定输入阻抗
3.3.2 确认输入阻抗的高低
3.3.3 输出阻抗
3.3.4 放大倍数与频率特性
3.3.5 高频截止频率
3.3.6 更换FET时的高频特性
3.3.7 使输入电容变大的米勒效应
3.3.8 如何提高放大倍数
3.3.9 电压增益与频率特性的关系
3.3.10 噪声特性
3.3.11 总谐波失真
3.4 源极接地放大电路的应用电路
3.4.1 使用N沟JFET和负电源的电路
3.4.2 使用零偏置JFET的电路
3.4.3 150MHz调谐放大电路
3.4.4 高增益、高输入阻抗放大电路
……
第4章 源级跟随器电路的设计
第5章 FET低频功率放大器的设计与制作
第6章 栅极接地放大电路的设计
第7章 电流反馈型OP放大器的设计与制作
第8章 晶体管开关电路的设计
第9章 FET开关电路的设计
第10章 功率MOS电动机驱动电路
第11章 功率MOS开关电源的设计
第12章 晶体管开关电源的设计
第13章 模拟开关电路的设计
第14章 振荡电路的设计
第15章FM无线话筒的制作
参考文献
前言/序言
现在,电子电路的元器件正逐渐地被由IC(集成电路)和LSI(大规模集成电路)代替。因此,在数字电路的基板上很难找到电阻。
随着电路元件黑盒子化的逐步进展,电路设计更趋于便利。因此,当使用晶体管或FET也能制作简单电路的场合,使用IC的设计者也越来越多。
由于将IC视为黑盒子的缘故,不能适当处理小故障的工程师不断增多。
本书的目的是通过模拟体验放大电路的实验,充分掌握最基本的放大元件,即晶体管的工作原理,从而达到从容设计利用晶体管的分立电路。
另一个目的是不要将IC和LSI看成简单的黑盒子,而是看成“晶体管和FET,电阻和电容等分立元件的集合体”。也就是说,能够看懂IC内部的电路为目的。
这样一来,在不能满足IC性能时(不是换成别的IC),将采取晶体管电路来弥补其性能上的不足,并且,即使有了故障也能够采用考虑到IC内部工作状态的适当处置方法。
掌握晶体管电路的好处是,对电路的整体——从一个角落到另一个角落都能按自己所喜欢的方式来组合。
使用IC的优点是能够简单地、小型地制作各种电路。在性能方面,也许使用IC时要好一些;在使用方面,IC也是方便的。然而,IC的不足之处使技术人员不能在电路技术方面得到真正的锻炼,其结果导致不能以自身的力量来考虑新的电路——即原始电路。
当体验经过自己百分之百的努力设计的电路时,即使采用了IC也会感受到风格不同的乐趣。这样对于今后认为是重要的模拟ASIC(ApplicationSpecificIC,特殊用途定制的IC,即专用集成电路),也不会感到手足无措。
本书中,在说明或设计晶体管电路时,并没有采用等效电路、负载线等过去常考虑的方法。因此,对于在学校和参考书中学过使用等效电路和负载线进行设计方法的读者,或许有些不协调的感觉。
等效电路和负载线的考虑方法是从事设计电子电路的前辈们为了有助于理解电路工作、进行简单的设计而提出的。但是以笔者的经验,即使不采用这些方法,也能掌握电路的工作原理,而且在电路设计时也没有感到不便。
最后,在本书出版之际,衷心感谢co出版株式会社晶体管技术总编蒲生良治先生、担任编写本书第5章的Accuphase株式会社技术部的山本诚先生、通过工作给予技术指导的前辈们以及提供编写场所的日本国立市中央图书馆与JR南武线。
第18次印刷时,经由中山市技师学院葛中海老师进行了修订,以适应国内读者的阅读习惯,在此表示感谢。
实用电子电路设计丛书:晶体管电路设计套装(套装上下册) 简介: 《实用电子电路设计丛书:晶体管电路设计套装》是一套旨在为电子工程师、技术爱好者以及相关专业学生提供全面、深入的晶体管电路设计理论与实践指导的权威著作。本套装共包含上下两册,系统地涵盖了晶体管在各种模拟和数字电路设计中的应用,从基础原理到高级技巧,从理论推导到实际案例,力求为读者构建坚实的知识体系,并培养解决实际工程问题的能力。 上册:基础篇——理解晶体管的核心奥秘 上册内容侧重于晶体管的基本原理、特性分析以及在常用模拟电路中的应用。本册首先从半导体物理基础出发,深入浅出地介绍了PN结的形成与特性,为理解晶体管的工作机制奠定理论基础。随后,重点围绕双极结型晶体管(BJT)和场效应晶体管(FET)这两种核心器件展开详细论述。 BJT部分: BJT的基本结构与工作原理: 详细讲解了NPN和PNP型BJT的构造,包括发射区、基区、集电区以及它们的掺杂特性。深入分析了BJT在截止区、放大区和饱和区的工作状态,并推导了重要的输入输出特性曲线(Ic-Vce特性曲线、Ib-Vbe特性曲线)和传输特性曲线(Ic-Ib特性曲线)。 BJT的参数与模型: 详细介绍了BJT的关键参数,如电流增益(β)、跨导(gm)、输入电阻(rπ)、输出电阻(ro)等,并解释了它们对电路性能的影响。在此基础上,引入了BJT的各种等效电路模型,包括混合π模型和T型模型,为电路分析提供了便捷的工具。 BJT的偏置电路设计: 深入探讨了多种BJT偏置方法的优缺点,包括固定偏置、发射极自偏置、集电极反馈偏置、电压分压偏置等。详细讲解了如何根据所需的静态工作点(Q点)来计算偏置元件的取值,并分析了各种偏置电路对温度稳定性和电源电压变化的敏感性。 BJT放大电路: 系统讲解了单级BJT放大电路的设计,包括共发射极放大电路、共集电极(射极输出)放大电路和共基极(集电极输出)放大电路。详细分析了它们的电压增益、输入电阻、输出电阻以及频率响应特性,并结合实际应用讲解了它们的适用范围。 多级BJT放大电路: 介绍了级联技术,详细讲解了RC耦合、变压器耦合和直接耦合等连接方式,以及如何设计多级放大器以获得更高的增益。重点分析了直流耦合放大器的稳定性和交流耦合放大器的频率特性。 BJT的反馈与稳定性: 深入探讨了负反馈在放大器设计中的作用,包括提高增益的稳定性、展宽带宽、降低失真等。详细分析了不同类型的反馈(电压并联、电流串联、电压串联、电流并联)对放大器性能的影响,并讲解了反馈放大器的稳定性判据。 BJT的频率响应: 阐述了BJT在不同频率下的响应特性,包括低频响应(由旁路电容和耦合电容引起)和高频响应(由BJT内部的结电容和寄生参数引起)。介绍了增益滚降、单位增益频率等概念,并提供了提高放大器高频性能的设计策略。 BJT的非线性失真分析: 详细分析了BJT放大电路中存在的各种失真,如谐波失真(偶次、奇次)、交调失真等,并提出了抑制失真的方法,如使用差动放大器、采用AB类偏置等。 FET部分: FET的基本结构与工作原理: 重点介绍了结型场效应晶体管(JFET)和绝缘栅型场效应晶体管(MOSFET)的结构和工作原理。详细解释了它们的沟道导电机制,以及栅极电压对沟道电导的控制作用。 JFET的特性曲线与参数: 讲解了JFET的漏极特性曲线(Id-Vds)和跨导特性曲线(Id-Vgs),以及关键参数如夹断电压(Vp)、零偏置跨导(gm0)、饱和跨导(gms)等。 MOSFET的类型与特性: 详细区分了增强型和耗尽型MOSFET,以及P沟道和N沟道MOSFET。讲解了它们的阈值电压(Vt)、跨导(gm)、输入电容等参数,并重点分析了MOSFET的四种工作区:截止区、线性区(欧姆区)、饱和区和弱反型区。 FET偏置电路设计: 介绍了JFET和MOSFET的多种偏置方法,如固定偏置、自偏置、电压分压偏置等,并讲解了如何根据所需的静态工作点进行元件选择。 FET放大电路: 讲解了单级FET放大电路的设计,包括共源极放大电路、共漏极(源极输出)放大电路和共栅极(漏极输出)放大电路。分析了它们的增益、输入输出电阻以及频率响应。 MOSFET在数字电路中的应用: 简单介绍了CMOS(互补金属氧化物半导体)技术的基础,并阐述了MOSFET在构成逻辑门(如反相器、与非门、或非门)中的作用,为后续数字电路的学习打下基础。 下册:进阶篇——精通晶体管在复杂电路中的应用 下册内容进一步深化,将晶体管的知识扩展到更复杂的模拟电路设计,并结合实际应用场景,提供大量的工程实例和设计技巧。 高级模拟电路设计: 差动放大器: 详细讲解了差动放大器的结构、工作原理、共模抑制比(CMRR)和差模增益。介绍了差模输入、单端输入和共模输入等不同工作模式。重点分析了差动放大器作为运算放大器(Op-amp)输入级的基础作用。 运算放大器(Op-amp)的内部结构与应用: 深入分析了运算放大器的基本结构,包括输入差动级、增益级和输出缓冲级。详细讲解了运算放大器在高增益放大、精密积分、有源滤波器、信号调理等方面的经典应用电路,如同相比例放大器、反相比例放大器、加法器、减法器、积分器、微分器等。 有源滤波器设计: 介绍了有源滤波器(利用运算放大器和无源元件构成)的优势,包括增益可调、低输出阻抗、易于级联等。详细讲解了巴特沃斯、切比雪夫、贝塞尔等几种典型滤波器类型的设计方法,以及低通、高通、带通和带阻滤波器的实现。 振荡器电路: 详细讲解了负反馈振荡器(如RC相移振荡器、 Wien桥振荡器、LC振荡器)和正反馈振荡器(如多谐振荡器、晶体振荡器)的工作原理。重点分析了振荡频率的确定、起振条件以及输出波形。 信号发生器: 介绍了基于晶体管和集成电路(如555定时器)的各种信号发生器,包括方波发生器、锯齿波发生器、三角波发生器和任意波形发生器。 电源电路设计: 详细讲解了线性稳压电源和开关稳压电源的设计。对线性稳压器(如三端稳压器)和开关稳压器(如Buck、Boost、Buck-Boost变换器)的工作原理、效率、纹波抑制能力进行了深入分析,并提供了设计实例。 晶体管的噪声分析与抑制: 讨论了晶体管产生的各种噪声源(如热噪声、散弹噪声、闪烁噪声),并分析了它们对电路性能的影响。介绍了降低噪声的设计技巧,如选择合适的晶体管、优化偏置点、使用噪声滤波等。 大信号分析与功率放大器: 探讨了晶体管在大信号下的非线性行为,并重点讲解了不同类别的功率放大器(A类、B类、AB类、C类、D类)的设计原理、效率和失真特性。 特定应用领域的设计: 数字逻辑电路基础(CMOS技术): 结合下册上册对MOSFET的介绍,进一步深入CMOS逻辑门的设计原理,包括CMOS反相器、NAND、NOR、XNOR门的设计。重点讲解CMOS逻辑电路的低功耗特性和工作速度。 存储器电路简介: 简单介绍了基本的存储器单元,如SRAM(静态随机存取存储器)和DRAM(动态随机存取存储器)的基本结构,以及它们在数字系统中扮演的角色。 晶体管在传感器接口电路中的应用: 讲解了如何使用晶体管设计传感器信号的放大和调理电路,例如光敏电阻、热敏电阻、应变片等。 晶体管在驱动电路中的应用: 介绍了如何使用晶体管驱动LED、继电器、电机等负载,重点讲解了驱动电路的设计考虑,如电流能力、电压匹配和保护措施。 故障诊断与排除: 提供了在实际电路设计和调试过程中,如何利用晶体管的特性来判断电路故障的实用技巧和方法。 本书特色: 系统性与全面性: 从基础原理到高级应用,涵盖了晶体管电路设计的方方面面,构建了完整的知识体系。 理论与实践相结合: 深入的理论推导与丰富的实际工程案例相结合,帮助读者理解“为什么”并学会“怎么做”。 图文并茂: 大量清晰的电路图、特性曲线图和原理示意图,使抽象的理论知识直观易懂。 循序渐进: 内容编排由浅入深,适合不同水平的读者学习。 注重工程应用: 强调实际电路设计中的考量因素,如元件选择、成本控制、可靠性、功耗等。 目标读者: 高等院校电子工程、自动化、通信工程等专业的本科生和研究生。 从事电子产品研发、电路设计、系统集成的工程师。 对电子技术充满热情,希望深入学习晶体管电路设计的技术爱好者。 需要系统性回顾和巩固晶体管电路设计知识的从业人员。 《实用电子电路设计丛书:晶体管电路设计套装》将是您在电子电路设计领域不可或缺的宝贵参考资料和学习伙伴,助您掌握晶体管这一基础而强大的电子元件,设计出性能优越、稳定可靠的电子产品。