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 pdf epub mobi txt 电子书 下载 2025

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何宾编著 著

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出版社： 电子工业出版社

ISBN：9787121326875

商品编码：19004499700

出版时间：2017-10-01

作  者:何宾 编著 定  价:138 出 版 社:电子工业出版社 出版日期:2017年10月01日 页  数:686 装  帧:平装 ISBN:9787121326875 ●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
●部分目录

内容简介

本书从很基本的半导体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。 何宾 编著 何宾，有名的嵌入式系统专家和EDA技术专家，长期从事嵌入式系统和电子设计自动化方面的教学和科研工作，与优选知名的半导体厂商租EDA工具厂商保持紧密合作，致力于推动靠前高校电子信息技术的教学改革。目前已经出版嵌入式系统和电子设计自动化方面的著作20余部，内容涵盖电路仿真、电路设计、现场可编程门阵列、单片机、嵌入式系统等。代表作有《Xilinx FPGA数字设计》、《Xilinx All Programmable Zynq-7000 SoC设计指南》、《Xilinx FPGA数字信号处理指南》、《Xilinx FPGA设计指南》等

《模拟电子系统设计精要：从器件原理到集成方案》 内容简介 本书旨在为读者提供一个全面而深入的模拟电子系统设计学习体验。我们不仅仅局限于理论知识的阐述，更注重将复杂的概念与实际应用相结合，通过对基础器件的原理剖析，逐步过渡到复杂集成电路的分析与应用，最终引导读者掌握独立设计与实现高性能模拟电子系统的能力。全书结构清晰，逻辑严谨，力求以最易于理解的方式，揭示模拟电子设计的核心奥秘。 第一章：模拟电子世界的基石——半导体器件深度解析 本章将深入探讨构成现代电子系统的最基本单元——半导体器件。我们将从原子结构和能带理论入手，阐述半导体材料的导电特性。 二极管的奥秘： 重点介绍PN结的形成原理，包括载流子的注入、扩散与漂移过程。详细分析二极管的正向导通特性、反向击穿机制，以及不同类型的二极管（如整流二极管、稳压二极管、肖特基二极管）的工作原理、特点和典型应用。我们将通过图示和模型，生动展示电流在PN结中的流动路径，并讲解理想二极管模型和实际二极管模型的差异，以及如何通过等效电路进行分析。 三极管的灵魂： 深入剖析Bipolar Junction Transistor（BJT）的结构、工作原理和三种工作区域（放大区、截止区、饱和区）。我们将详细讲解NPN和PNP三极管的载流子传输过程，放大作用的产生机制，以及共发射极、共集电极和共基极三种基本放大组态的电压增益、电流增益、输入阻抗和输出阻抗特性。书中还将介绍场效应晶体管（FET），包括JFET和MOSFET，重点解析其栅控电流的原理、跨导特性、阈值电压，以及不同类型的MOSFET（如NMOS、PMOS、增强型、耗尽型）在放大和开关应用中的优势。通过对比BJT和FET的特性，帮助读者理解在不同设计场景下选择合适器件的考量。 可靠性的基础： 探讨半导体器件的可靠性问题，包括过载、过压、过温等失效模式，以及如何通过器件选型、电路设计和散热管理来提高系统的稳定性。 第二章：构建模拟电路的积木——分立元件电路设计 在掌握了半导体器件的基本原理后，本章将引导读者学习如何利用这些“积木”搭建实用的模拟电路。我们将聚焦于那些不可或缺的基础电路模块，并结合具体的工程实践进行讲解。 放大电路的艺术： 详细分析单级和多级放大电路的设计。从偏置电路的设计开始，讲解如何稳定三极管或MOSFET的工作点，避免信号失真。深入探讨不同耦合方式（直接耦合、阻容耦合、变压器耦合）的优缺点，以及它们在不同应用中的适用性。我们将重点分析共射极放大电路，讲解其电压增益、电流增益、输入输出阻抗的计算和影响因素。此外，还会涵盖射极跟随器（共集电极）和共基极放大器，阐述它们作为缓冲器和高频应用的特点。书中还将介绍反馈的概念，深入解析电压负反馈和电流负反馈如何提高放大电路的稳定性、线性度和减小失真，以及可能带来的带宽和输入输出阻抗的变化。 滤波器的魔法： 介绍各种模拟滤波器（低通、高通、带通、带阻）的设计原理和实现方法。我们将从RC、RL、RLC无源滤波器开始，讲解其频率响应特性，如截止频率、滚降斜率。随后，重点介绍有源滤波器，利用运算放大器构建具有更高Q值和更陡峭滚降的滤波器，如Sallen-Key结构和MFB（Multiple Feedback）结构。通过详细的计算和仿真示例，展示如何根据特定应用需求（如音频处理、信号调理）设计出满足要求的滤波器。 振荡器与波形产生： 讲解产生周期性信号的振荡器电路。我们将从RC振荡器（如移相振荡器、维恩桥振荡器）和LC振荡器（如哈特莱振荡器、科尔皮兹振荡器）的原理入手，分析其反馈机制和起振条件。对于晶体振荡器，将介绍其高稳定性和精确频率的优势。此外，还会探讨非正弦波振荡器，如三角波、锯齿波、方波发生器，并介绍相关的积分、比较和整形电路。 电源电路的设计： 涵盖线性稳压电源和开关稳压电源的基本设计。从简单的半波、全波整流电路开始，讲解滤波电容的作用。重点介绍线性稳压器（如78xx系列）的工作原理、输入输出电压范围、输出电流能力及其限制。对于开关稳压器，将介绍降压（Buck）、升压（Boost）和升降压（Buck-Boost）拓扑的基本工作原理，讲解PWM控制和电感、电容在能量存储和传递中的作用。 第三章：集成电路的智慧——深入ADI运算放大器 在掌握了分立元件电路的基础后，本章将聚焦于现代模拟电子设计中不可或缺的组成部分——集成电路（IC），并以Analog Devices（ADI）公司的运算放大器（Op-Amp）为代表进行深入剖析。ADI公司是高性能模拟技术领域的领导者，其运算放大器产品线覆盖广泛，性能卓越，是学习和实践模拟电路设计的绝佳素材。 运算放大器的核心理论： 重新审视运算放大器的理想模型，包括虚短和虚断的概念，以及它们如何简化电路分析。深入讲解真实运算放大器的各项参数，如输入失调电压、输入偏置电流、开环增益、单位增益带宽、压摆率、共模抑制比（CMRR）、电源抑制比（PSRR）等。我们将详细解释这些参数对电路性能的影响，以及如何根据应用需求选择合适的运算放大器。 经典运算放大器电路的实现： 反相放大器： 详细分析其增益、输入阻抗和输出阻抗，并探讨如何通过级联实现更高增益。 同相放大器： 分析其增益、输入阻抗和输出阻抗，以及它与反相放大器的性能比较。 差分放大器： 讲解其抑制共模信号的能力，以及在测量和信号处理中的重要性。 加法器与减法器： 展示如何利用多个运算放大器构建多路信号的混合电路。 积分器与微分器： 深入分析其在信号处理和控制系统中的应用，并探讨实际电路中由器件限制带来的问题（如高频不稳定）。 比较器： 介绍比较器的工作原理，以及如何利用它实现阈值检测和波形整形。 ADI运算放大器的选型与应用： 介绍ADI公司不同系列的运算放大器，如高精度系列、低噪声系列、高带宽系列、轨到轨系列等。我们将结合具体的ADI产品型号，分析它们的关键性能参数，并给出在不同应用场景下的选型建议，例如： 信号调理与传感器接口： 如何选择低噪声、低失调电压的运算放大器来放大微弱的传感器信号。 滤波器设计： 如何利用ADI的运算放大器构建高性能的有源滤波器，并考虑其带宽、稳定性和精度要求。 ADC/DAC驱动： 如何选择具有高压摆率和良好带宽的运算放大器来驱动模数转换器（ADC）和数模转换器（DAC），确保信号的完整性。 功率放大器和音频电路： 介绍适用于音频领域的运算放大器，关注其失真度和信噪比。 多级放大与反馈网络： 探讨如何通过多级放大来获得所需的总增益，并分析级联电路中的噪声累积和带宽限制。重点讲解各种反馈网络（如电压负反馈、电流负反馈）在运算放大器电路中的应用，以及它们如何改善电路的稳定性、线性度和动态范围。 第四章：系统设计的实践与挑战 本章将引导读者将前几章的知识融会贯通，从整体上思考模拟电子系统的设计流程、优化策略和实际实现过程中的关键问题。 系统级设计流程： 从需求分析、规格定义、模块划分、器件选型、原理图设计、PCB布局布线，到仿真验证、原型制作、调试测试，全面梳理一个完整的模拟电子系统设计流程。 信号完整性与噪声抑制： 深入探讨在模拟电路设计中至关重要的信号完整性问题，包括时域和频域的分析。讲解各种噪声源（如电源噪声、地线噪声、电磁干扰EMI、热噪声、散粒噪声）的产生机理，以及有效的抑制和隔离方法，如合理的电源去耦、接地设计、屏蔽技术、差分信号传输等。 PCB布局布线技巧： 强调PCB布局布线对模拟电路性能的巨大影响。我们将讲解诸如走线长度、宽度、间距、地线规划、电源分配、元件摆放位置等关键因素，并提供实际的PCB设计原则和经验，帮助读者避免常见的陷阱。 仿真工具的应用： 介绍常用的模拟电路仿真软件（如LTspice, PSpice, Cadence Allegro等），演示如何利用仿真工具对电路进行原理验证、参数扫描、噪声分析和瞬态响应分析，以及如何将仿真结果与实际测量进行对比，从而加速设计过程和提高一次性成功的概率。 实际应用案例分析： 通过选取几个典型的模拟电子系统应用案例，如低功耗传感器信号采集系统、高精度数据采集模块、音频功放电路等，详细讲解其设计思路、关键模块的实现、器件选型考量以及在实际开发过程中遇到的挑战和解决方案。 面向未来的趋势： 简要展望模拟电子技术的发展方向，如低功耗设计、高精度测量、高速信号处理、嵌入式模拟解决方案等，鼓励读者保持学习的热情，不断探索新的技术和应用。 本书的编写力求贴近工程实际，理论与实践并重，旨在为有志于从事模拟电子系统设计的工程师、学生以及电子爱好者提供一套系统、实用、深入的学习指南。通过对本书的学习，读者将能够深刻理解模拟电子设计的本质，掌握独立分析和解决问题的能力，为设计出高性能、高可靠性的模拟电子系统打下坚实的基础。

评分☆☆☆☆☆

翻开书页，最先映入眼帘的是对半导体物理基础的详尽阐述。作者并没有止步于简单的PN结介绍，而是深入探讨了载流子传输、能带理论等核心概念，这对于理解半导体器件的工作机制至关重要。书中对各种分立元件，如二极管、三极管（BJT和MOSFET）、场效应管等的特性曲线、等效电路模型以及基本应用电路（如放大电路、开关电路）的讲解，条理清晰，配图丰富，非常有助于理解它们的行为。尤其让我印象深刻的是，书中将这些分立元件的设计与ADI公司的集成电路产品线巧妙地联系起来。例如，在介绍运算放大器的应用时，并没有仅仅停留在理想运放的层面，而是结合了ADI的具体型号，分析了这些实际器件的输入失调电压、偏置电流、带宽、压摆率等关键参数对电路性能的影响。此外，书中还涉及到了一些常用的模拟信号处理模块，如低通、高通、带通滤波器等的原理和设计方法，这对于我从事信号采集与处理相关的研究项目具有直接的指导意义。我个人非常看重这种理论与实践相结合的编排方式，它能够帮助我更好地将学到的知识融会贯通，并应用于实际的电路设计中。

评分☆☆☆☆☆

作为一名对模拟世界充满好奇的电子爱好者，这本书的书名就牢牢抓住了我的眼球。《模拟电子系统设计指南基础篇》这个标题本身就暗示了其内容的深度和广度。我对书中关于半导体器件的讲解部分尤为关注，希望能够深入理解PN结、BJT、MOSFET等基本器件的物理原理，而不仅仅是停留在教科书式的模型。更重要的是，我期待书中能将这些分立元件与ADI公司的高性能模拟集成电路巧妙地结合起来。例如，在设计一个低噪声放大器时，我希望书中能够详细阐述如何选择合适的低噪声分立元件（如场效应管）来构建输入级，并与ADI的高精度运算放大器配合，达到最佳的整体性能。另外，书中关于ADI集成电路的分析，我想会涵盖其内部架构、工作原理，以及一些关键的设计考量，比如如何优化信号的线性度、减少失真、提高信噪比等等。我尤其希望书中能提供一些ADI公司在传感器接口、数据采集、电源管理等领域的典型应用案例，并详细分析其设计思路和实现细节，这将对我实际动手设计项目提供极大的帮助和启发。

评分☆☆☆☆☆

初次拿到这本《模拟电子系统设计指南基础篇》，便被其厚重的篇幅和扎实的标题所吸引。作为一名刚刚步入模拟电子设计领域的研究生，我一直在寻找一本能够系统性地梳理基础知识，并与前沿器件相结合的教材。从目录上看，这本书似乎涵盖了从最基本的半导体材料特性，到各种分立电子元件的原理和应用，再到ADI公司高性能集成电路的分析与设计方法。这种循序渐进的编排方式，对于我这样希望打下坚实基础的学习者来说，无疑是极具吸引力的。我尤其期待书中关于MOSFET和BJT等关键分立元件的详细讲解，以及它们在实际电路中如何构成放大器、滤波器等基础模块。同时，ADI作为模拟IC领域的佼佼者，其产品在业界享有盛誉，如果书中能够深入剖析其代表性器件（如运算放大器、数据转换器等）的设计理念和应用实例，那将极大地帮助我理解现代模拟电路设计的精髓，并为日后的项目开发提供宝贵的参考。我希望这本书不仅仅是理论的堆砌，更能提供一些实际的设计思路和工程上的考量，例如PCB布线、噪声抑制、电源去耦等关键细节，这些往往是在实验室教学中难以充分获得的宝贵经验。

评分☆☆☆☆☆

这本书给我的第一印象是它的结构设计非常合理，循序渐进。从最基础的半导体材料的物理特性出发，逐步过渡到各种分立电子元器件，比如电阻、电容、电感，再到更复杂的晶体管（BJT和MOSFET）的工作原理和特性分析。这一点对于新手入门来说是极其友好的，能够帮助建立扎实的理论基础。而让我眼前一亮的是，它并没有停留在分立元件层面，而是将目光投向了现代模拟电路设计中不可或缺的集成电路，特别是ADI公司的产品。书中对ADI集成电路的分析，我觉得会包含很多实用的信息。比如，在设计一个放大器时，我们不仅仅需要知道运放的基本原理，更需要了解不同型号运放的实际性能参数，如噪声、带宽、精度等，以及这些参数如何影响最终的设计结果。如果书中能提供一些ADI产品的内部结构分析，比如其输入级、增益级、输出级的关键设计，以及是如何实现低噪声、高精度等特性的，那将是非常宝贵的知识。同时，我也期待书中能够给出一些具体的应用实例，比如如何使用ADI的ADC/DAC搭建数据采集系统，或者如何利用ADI的电源管理IC来设计高效的电源模块，这些都将是极具参考价值的。

评分☆☆☆☆☆

对于我这样一位资深的模拟电路爱好者，平日里接触最多的就是各种IC芯片，尤其是ADI公司的产品，其性能指标往往是业界标杆。因此，当看到《模拟电子系统设计指南基础篇》中专门开辟章节分析ADI集成电路时，我感到非常兴奋。我特别希望书中能深入剖析一些ADI的经典系列产品，比如AD系列运放，讲解它们内部是如何实现高性能的，比如 Quelles是其差分输入级、增益级、输出级的具体结构，以及是如何通过各种补偿技术来保证稳定性的。当然，对于数据转换器（ADC/DAC）的分析也是我非常期待的部分，它们在数字与模拟世界之间扮演着至关重要的角色。我希望能了解不同类型的ADC（如逐次逼近、Σ-Δ等）的原理，以及ADI是如何在这些器件中优化速度、精度和功耗的。此外，如果书中能够提供一些基于ADI芯片的典型应用案例，比如在电源管理、传感器接口、通信系统等领域的实际设计方案，并详细讲解设计思路、元器件选型和PCB布局建议，那将对我解决实际工程问题大有裨益。希望这本书能为我带来一些新的设计灵感，让我对ADI产品的使用有更深刻的理解。