模拟电子系统设计指南（基础篇）：从半导体、分立元件到ADI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

　　本书从最基本的半导体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ADI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、高速运算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。

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

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发光二极管及特性

3.7齐纳二极管及特性

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达灵顿对晶体管

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

5.16匹配晶体管

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共源级放大器频率响应

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

11.3.1双运算放大器（双运放）

配置

11.3.2三运算放大器配置

11.4电流检测放大器

11.4.1低侧电流测量方法

11.4.2高侧电流测量方法

11.5全差分放大器

11.5.1全差分放大器的原理

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放大器的其他指标

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噪声指标

12.5零漂移放大器

12.5.1自稳零型放大器原理

12.5.2斩波放大器的工作原理

12.5.3两种技术的混合工作原理

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.

前言/序言

前言

在即将完成本书编写之际，感慨颇多。我记得在读大学本科期间，于1996年第一次系统学习了模拟电子技术课程，讲这门课的张诚庆老师在不看讲稿的情况下，只用粉笔板书就可以一气呵成地完成整堂课的教学，并且当我问他问题时也可以把每个细节解释得非常清楚，他是一位令我尊敬的老师。同样，需要提起的是现任南京工业大学副校长的张进明教授，他不但给我上过本科的电路原理课程，而且给我上过硕士研究生的课程，是一位学术思想很活跃的老师，也正是他在1998年给我上硕士研究生学位课程时，我才第一次接触了Multisim Workbench工具，这也是我接触的第一个电子设计自动化工具。他们两位，算是我从事电子教学和科研工作的启蒙者。我的硕士导师刘凤新教授堪称模电领域的大师，他是一位学术思想活跃同时也是一位对学术要求很严的人，在读硕士期间他教会了我许多分析电路的方法，在他的指导下，我系统学习了模拟集成电路的测试方法，这些方法至今仍然受用。最后一位需要提及的，也是我最尊敬的一位老师，已经过世10年，是曾经指导过我的韩月秋教授，在我读博士期间，在他的悉心指导下，我从事电子信息相关领域研究的能力得到进一步提升。他是一位和蔼可亲同时也是一位学术造诣很深的大师，在电子界尤其是在雷达领域有着崇高的威望，为我们国家电子信息事业的发展贡献了毕生精力。正是在求学期间得到这几位老师的悉心指导，使得我具备了对电子信息领域很多问题进行深入理解和分析的能力。

从1996年第一次接触电子技术到现在，21年过去了。在这21年间，全球半导体技术取得了突飞猛进的发展，一直有条不紊地沿着摩尔定律指明的方向前进。同时，电子设计自动化工具被广泛地用于半导体和电子系统设计中。

但是，国内在模拟电子技术课程的教学内容和教学方法上，表现仍然乏力。主要体现在，教学手段方法落后，讲授内容不能反映最新的半导体技术发展。而模拟电子技术课程的教学质量，直接影响电子信息类相关专业许多专业课程的教学效果，如控制原理、检测仪表、信号与系统、通信电子电路、电力电子等。这些课程连接在一起，将直接关系到国家所培养的电子信息专业学生的质量。

在当前具有丰富教学资源和教育手段的条件下，模拟电子技术课程仍然成为国内所有本科、高职和中专电子信息类相关专业最难学习的课程之一，也是学生反映最为强烈的一门课程。在我从教12年来，我的学生不断向我抱怨，课程抽象难学，且难以理解，然后他们就发现后面的很多专业课程没法学懂。当我们培养的这些学生毕业后，在不同的公司和科研机构从事相关工作时，他们面对的是力不从心，甚至无从下手的设计和技术支持工作。这也引起我深刻的思考，我在反复不断地思索这个问题，是不是我们在模拟电子技术课程方面的教学真的出问题了？是不是到了我们应该好好更新一下这门课程的教学手段和教学方法的时候了？在很多年前，我一直计划重新编写能反映最新模拟电子系统设计理论和设计方法的相关书籍。

ADI公司(纳斯达克代码: ADI)又名亚德诺半导体技术（上海）有限公司，这是一家在高性能模拟、混合信号和数字信号处理集成电路设计、制造和营销方面世界领先的企业，产品涉及几乎所有类型的电子电气设备。 在本书编写过程中，得到了美国ADI公司大学计划及负责ADI大学计划高威先生的鼎力支持，在经费、芯片及文档技术资料方面给予了帮助。

此外，美国国家仪器公司大学计划也提供了Mutlisim正版软件工具的支持。Microelectronic circuits analysis and design一书的作者Muhammad H.Rashid教授，非常热情地提供了教学资源和仿真测试源文件，并解答我提出的一些问题。

在编写本书的过程中，我的本科大四学生唐思怡、王中正全程参与，并构建硬件电路对本书所有章节的关键设计实例进行验证。在本书编写中，他们的作用之所以非常重要，就是因为通过与他们的沟通和交流，真正将教育心理学准确地应用到本书的编写中。此外，我的本科学生汤宗美

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