晶體管電路活用技巧

內(nèi)容概要

《晶體管電路活用技巧》首先從分立晶體管的行為開(kāi)始介紹放大的機(jī)理、電流/電壓的處理方法。進(jìn)而對(duì)模擬IC的典型電路OP放大器進(jìn)行晶體管級(jí)解析，目的是掌握乘法電路、A-D轉(zhuǎn)換器、非線性電路的構(gòu)成方法。書(shū)中所列舉的晶體管電路，以及能夠利用電子電路模擬器PSpice和SIMetrix的數(shù)據(jù)文件都收錄在科學(xué)出版社（www.sciencep.com）下載區(qū)，對(duì)電路或參數(shù)稍作變更，就能夠用于解析。
《晶體管電路活用技巧》可作為從事模擬技術(shù)開(kāi)發(fā)及電路設(shè)計(jì)的技術(shù)人員的參考書(shū)，也可供工科院校相關(guān)專(zhuān)業(yè)師生參考使用。

作者簡(jiǎn)介

柴田肇
1975年 生于東京
1999年 電氣通信大學(xué)畢業(yè)
2002年 獲東京工業(yè)大學(xué)博士
2002年 進(jìn)入Analog Devices公司
2006年 在Analog Devices公司從事電路設(shè)計(jì)
相關(guān)產(chǎn)品有AD8380、AD5520、AD8348、AD7877、AD9322等
最近進(jìn)行具有數(shù)兆赫以上帶寬的高速ΔΣ型A-D轉(zhuǎn)換器的設(shè)計(jì)
ISSCC 2006 Beatrice Winner Award獎(jiǎng)得主

書(shū)籍目錄

第1章 晶體管的放大機(jī)理1.1 有效地利用原料1.1.1 IC是由大量的晶體管構(gòu)成的1.1.2 如果掌握了1~4個(gè)器件組合成的電路單元就沒(méi)有什么可擔(dān)心的1.2 晶體管梗概1.2.1 雙極晶體管的物理結(jié)構(gòu)1.2.2 晶體管擅長(zhǎng)的技能——放大1.3 理解二極管的行為1.3.1 只有當(dāng)VF為正時(shí),才有IF的流動(dòng)1.3.2 VF與IF的關(guān)系1.4 晶體管的基本工作1.4.1 晶體管具有與二極管相同的指數(shù)特性,不過(guò)電壓和電流是分開(kāi)的1.4.2 稍詳細(xì)地描述工作狀態(tài)1.5 使用晶體管的最初的放大1.5.1 放大信號(hào),用電壓取出1.5.2 能放大多少倍?1.5.3 放大倍數(shù)與RC成比例地增大1.5.4 輸入信號(hào)的偏置電壓VOFF與放大倍數(shù)1.6 晶體管放大的機(jī)理1.6.1 雙極晶體管的放大能力與集電極電流成比例1.6.2 解開(kāi)18mV之謎小結(jié)第2章 高明地使用晶體管進(jìn)行放大的方法2.1 仔細(xì)地分析晶體管2.1.1 IC、IE、IB對(duì)于VBE的變化2.1.2 基極電流與集電極電流成比例2.2 從二極管的角度考慮的晶體管的工作2.2.1 二極管的I-V特性2.2.2 晶體管的工作原理2.2.3 電流放大倍數(shù)β2.2.4 發(fā)射極電流與集電極電流相等2.2.5 晶體管的工作狀態(tài)2.3 晶體管的等效電路2.3.1 直流工作的晶體管的等效電路2.3.2 小信號(hào)解析時(shí)使用的晶體管的等效電路2.4 晶體管的弱點(diǎn)2.4.1 容易受偏置電壓變化的影響2.4.2 容易受溫度變化的影響2.5 高明地使用晶體管進(jìn)行放大的方法2.5.1 給集電極接入電流源,進(jìn)行電流偏置2.5.2 給發(fā)射極接入電阻,進(jìn)行電流偏置2.5.3 通過(guò)模擬確認(rèn)發(fā)射極電阻的效果2.5.4 插入發(fā)射極電阻時(shí),求放大倍數(shù)的關(guān)系式2.5.5 為什么發(fā)射極插入電阻后,抗變化的能力增強(qiáng)了?2.5.6 用晶體管變換阻抗2.6 能克服這些弱點(diǎn)的差動(dòng)放大電路2.6.1 輸入電壓被兩個(gè)晶體管均等地分配2.6.2 溫度或電壓發(fā)生變動(dòng)時(shí),差動(dòng)放大電路可以穩(wěn)定工作2.6.3 電流偏置是晶體管電路的基本偏置方法小結(jié)第3章 用晶體管制作電流源3.1 在與電壓源的比較中熟悉電流源的性質(zhì)3.1.1 電壓源——即使輸出電流改變,電壓也不改變3.1.2 電流源——即使輸出電壓改變,流過(guò)的電流也不改變3.2 用1個(gè)晶體管制作電流源3.2.1 輸出阻抗的模擬分析3.2.2 得到了ro=∞Ω的不現(xiàn)實(shí)的解析結(jié)果3.2.3 晶體管的模擬模型的分析3.2.4 初始效應(yīng)體現(xiàn)在模型中,再次進(jìn)行解析3.2.5 通過(guò)計(jì)算進(jìn)行確認(rèn)3.2.6 加進(jìn)輸出電阻后,得到接近實(shí)際的晶體管特性的等效電路3.3 電流源在差動(dòng)放大電路中的應(yīng)用3.3.1 如果把集電極電阻RC也置換成電流源,就可以得到非常高的增益3.3.2 電壓增益與集電極電流無(wú)關(guān)3.4 進(jìn)一步提高電流源的輸出阻抗的技巧3.4.1 通過(guò)發(fā)射極電阻提高輸出阻抗3.4.2 通過(guò)發(fā)射極電阻加反饋,能使集電極電流穩(wěn)定3.4.3 更精密地控制負(fù)反饋——增大回路的放大倍數(shù)3.4.4 用模擬的方法確認(rèn)插入發(fā)射極電阻提高輸出阻抗的問(wèn)題3.4.5 用等效電路分析插入發(fā)射極電阻提高輸出阻抗的問(wèn)題3.4.6 插入發(fā)射極電阻,降低了輸出電壓范圍3.4.7 希望獲得更高的輸出阻抗時(shí),采用共射共基放大器連接3.4.8 希望進(jìn)一步提高輸出阻抗時(shí)——BJT3.4.9 希望獲得更高的輸出阻抗時(shí)——FET小結(jié)第4章 復(fù)制電流的電流反射鏡電路4.1 基本的電流反射鏡電路4.1.1 使用晶體管的電流源的改進(jìn)型4.1.2 通過(guò)模擬確認(rèn)電流反射鏡電路的工作4.2 各種電流反射鏡電路4.2.1 多輸出型電流反射鏡電路4.2.2 電流比為1∶2的電流反射鏡電路4.2.3 電流比為2∶1的電流反射鏡電路4.2.4 電流比為M∶N的電流反射鏡電路4.3 電流復(fù)制時(shí)的誤差4.3.1 基極電流引起誤差的機(jī)理4.3.2 追加晶體管,減小基極電流引起的誤差4.3.3 既能減小基極電流引起的誤差又提高了穩(wěn)定性的威爾森電流反射鏡電路4.3.4 基極電流誤差以外的復(fù)制誤差4.3.5 與差動(dòng)放大電路組合,可以無(wú)拘束地輸入輸出電流4.4 復(fù)雜的電流反射鏡電路4.4.1 基于零增益放大器的電流源4.4.2 任意倍率的電流反射鏡電路4.5 電流反射鏡的應(yīng)用:D-A轉(zhuǎn)換器4.5.1 D-A轉(zhuǎn)換器的結(jié)構(gòu)4.5.2 電流輸出型D-A轉(zhuǎn)換器的工作小結(jié)第5章 復(fù)制電壓的射極跟隨器電路5.1 復(fù)制電壓5.1.1 電壓復(fù)制電路必備的性質(zhì)5.1.2 電壓復(fù)制電路的基本應(yīng)用5.2 用晶體管復(fù)制電壓5.2.1 輸入輸出電壓的關(guān)系5.2.2 射極跟隨器5.2.3 輸出電壓的變動(dòng)5.2.4 阻抗變換5.2.5 最大供給電流5.3 射極跟隨器的應(yīng)用電路5.3.1 簡(jiǎn)易型恒壓源電路5.3.2 使用齊納二極管的恒壓源電路5.3.3 達(dá)林頓連接5.3.4 不同極性的達(dá)林頓連接5.3.5 反向達(dá)林頓連接5.3.6 對(duì)吸入和吐出都沒(méi)有限制的推挽射極跟隨器5.3.7 菱形電路5.3.8 失真補(bǔ)償型跟隨器小結(jié)第6章 OP放大器的基礎(chǔ)與負(fù)反饋的機(jī)構(gòu)6.1 OP放大器概要6.1.1 OP放大器的三個(gè)性質(zhì)6.1.2 加上負(fù)反饋,OP放大器接近理想的放大器6.2 認(rèn)識(shí)OP放大器的第一步——負(fù)反饋的作用6.2.1 理解人工OP放大器中負(fù)反饋的機(jī)構(gòu)6.2.2 人工OP放大器的響應(yīng)6.2.3 負(fù)反饋動(dòng)作6.3 OP放大器的增益與負(fù)反饋后電路的性能6.3.1 如果OP放大器的增益大,非反轉(zhuǎn)輸入端與反轉(zhuǎn)輸入端的電壓就變得相等6.3.2 在OP放大器的增益小的情況下,輸入輸出增益不是1/β6.3.3 在OP放大器的增益大的情況下,加負(fù)反饋后的增益接近1/β6.4 OP放大器對(duì)交流信號(hào)的響應(yīng)6.4.1 使用晶體管的OP放大器的響應(yīng)速度6.4.2 當(dāng)響應(yīng)過(guò)于快時(shí),有時(shí)會(huì)發(fā)生振蕩6.5 加負(fù)反饋后的性能由環(huán)路增益決定6.5.1 負(fù)反饋電路的輸入輸出關(guān)系的一般表達(dá)式6.5.2 環(huán)路增益越大,輸入輸出增益越接近1/β小結(jié)第7章 用晶體管制作的OP放大器:基礎(chǔ)篇7.1 一個(gè)晶體管的OP放大器7.2 基于差動(dòng)對(duì)和電阻負(fù)載的OP放大器7.3 基于差動(dòng)對(duì)和電流反射鏡負(fù)載的OP放大器7.4 基于差動(dòng)對(duì)、電流反射鏡、發(fā)射極接地電路的OP放大器7.5 基于差動(dòng)對(duì)、電流反射鏡、發(fā)射極接地電路、電壓緩沖器的OP放大器7.6 轉(zhuǎn)換速率7.6.1 通過(guò)模擬確認(rèn)7.6.2 發(fā)生轉(zhuǎn)換的原因7.6.3 改善轉(zhuǎn)換速率的方法7.6.4 基于發(fā)射極退化改善轉(zhuǎn)換速率的缺點(diǎn)小結(jié)第8章 用晶體管制作的OP放大器:應(yīng)用篇8.1 折疊共射共基型OP放大器8.1.1 折疊共射共基連接8.1.2 折疊共射共基型的OP放大器8.1.3 折疊共射共基型OP放大器的模擬8.2 基于折疊共射共基和共射共基自舉的OP放大器8.3 電流反射鏡型的OP放大器8.4 高轉(zhuǎn)換速率的OP放大器8.4.1 OP放大器內(nèi)部的電流源限制轉(zhuǎn)換速率8.4.2 高轉(zhuǎn)換速率OP放大器的設(shè)計(jì)8.4.3 高轉(zhuǎn)換速率OP放大器的模擬8.5 基于緩沖器和電流反射鏡的電流反饋型OP放大器8.5.1 GB積由外部的反饋電阻值決定8.5.2 確定電流反饋型OP放大器的反饋電阻值的方法8.5.3 電流反饋型OP放大器的模擬小結(jié)第9章 處理乘法運(yùn)算的乘法電路9.1 基于對(duì)數(shù)變換的乘法電路9.2 基于差動(dòng)放大電路的乘法電路9.2.1 差動(dòng)放大電路實(shí)際上也是乘法電路9.2.2 乘法運(yùn)算的狀態(tài)9.2.3 由于差動(dòng)放大電路的傳輸特性是tanh函數(shù),所以乘法運(yùn)算不能得到正確的結(jié)果9.3 吉伯(Gilbert)增益單元9.3.1 用tanh-1產(chǎn)生失真后輸入9.3.2 tanh-1電路的結(jié)構(gòu)9.3.3 追加了tanh-1電路的電流模式乘法電路9.3.4 直線性得到大幅度的改善9.3.5 能夠從屬連接的寬頻帶乘法器“吉伯增益單元”9.4 吉伯乘法器9.4.1 擴(kuò)展為4象限乘法器小結(jié)第10章 高速型A-D轉(zhuǎn)換器10.1 計(jì)時(shí)電壓比較器10.1.1 用時(shí)鐘在工作的電壓比較器內(nèi)采樣10.1.2 準(zhǔn)確的比較需要高的增益10.1.3 需要多高的增益?10.1.4 用正反饋獲得高的增益10.2 正反饋放大電路的設(shè)計(jì)10.2.1 簡(jiǎn)化等效電路10.2.2 設(shè)計(jì)合成電阻RX使之成為負(fù)性電阻10.2.3 增益隨著時(shí)間而增大10.2.4 達(dá)到必要的增益所需的時(shí)間決定采樣頻率的極限10.3 完成計(jì)時(shí)電壓比較器10.3.1 追加變換計(jì)時(shí)控制電路10.3.2 追加提供初始電壓的電路10.3.3 把計(jì)時(shí)控制電路和提供初始電壓的電路組合到正反饋放大電路中10.3.4 偏置電流I0和負(fù)載電阻R1、R2的常數(shù)確定10.3.5 時(shí)常數(shù)的確認(rèn)10.3.6 最高時(shí)鐘頻率是11MHz10.4 通過(guò)模擬確認(rèn)動(dòng)作10.4.1 計(jì)時(shí)電壓比較器的模擬10.4.2 2bit高速型A-D轉(zhuǎn)換器工作的模擬10.4.3 解析結(jié)果:A-D轉(zhuǎn)換器與所期待的一致小結(jié)第11章 ΔΣ型A-D轉(zhuǎn)換器11.1 環(huán)路增益減小失真和噪聲11.1.1 OP放大器與ΔΣ型A-D轉(zhuǎn)換器很相似11.1.2 環(huán)路增益減小末級(jí)的失真和噪聲11.1.3 給回路的一部分加以數(shù)字信號(hào)11.1.4 ΔΣ型A-D轉(zhuǎn)換器11.1.5 分辨率提高了,頻帶卻變窄了11.1.6 高階的回路濾波器使特性得到改善11.1.7 最終的輸出需要經(jīng)濾波取出11.1.8 即使1bit的數(shù)字路徑也OK11.2 低通ΔΣ型A-D轉(zhuǎn)換器11.2.1 gm-C濾波器11.2.2 未知參數(shù)的確定11.2.3 狀態(tài)模型(behavior model)11.2.4 內(nèi)部8bitΔΣ型A-D轉(zhuǎn)換器的狀態(tài)模擬11.2.5 環(huán)路濾波器的調(diào)整11.2.6 內(nèi)部3bit型ΔΣA-D轉(zhuǎn)換器11.2.7 S/N的測(cè)量方法11.2.8 內(nèi)部1bitΔΣ型A-D轉(zhuǎn)換器11.3 低通ΔΣ型A-D轉(zhuǎn)換器的晶體管化11.3.1 內(nèi)部1bit的A-D轉(zhuǎn)換器11.3.2 內(nèi)部1bit的D-A轉(zhuǎn)換器11.3.3 跨導(dǎo)11.3.4 調(diào)整11.4 頻帶路徑型ΔΣ型A-D轉(zhuǎn)換器11.4.1 中間頻率的A-D轉(zhuǎn)換11.4.2 行為頻帶路徑ΔΣ型A-D轉(zhuǎn)換器的設(shè)計(jì)11.4.3 行為頻帶路徑ΔΣ型A-D轉(zhuǎn)換器的模擬11.4.4 頻帶路徑ΔΣ型A-D轉(zhuǎn)換器的晶體管化11.4.5 晶體管化的頻帶路徑ΔΣ型A-D轉(zhuǎn)換器的模擬小結(jié)第12章 應(yīng)用跨導(dǎo)線性原理12.1 所謂跨導(dǎo)線性原理12.1.1 定義12.1.2 用雙極晶體管電路能夠表現(xiàn)任意函數(shù)12.1.3 跨導(dǎo)線性原理的推導(dǎo)12.1.4 溫度變化時(shí),跨導(dǎo)線性電路是穩(wěn)定的12.2 基本的函數(shù)的合成12.2.1 一次方電路12.2.2 二次方電路12.2.3 n次方電路12.2.4 除法電路12.2.5 乘法電路12.2.6 用晶體管電路作成計(jì)算x2+2x+1的電路12.3 有多個(gè)跨導(dǎo)線性回路情況下的解析方法12.4 計(jì)算矢量振幅的電路12.4.1 計(jì)算二維矢量振幅的電路12.4.2 計(jì)算三維矢量振幅的電路12.5 回路內(nèi)有并聯(lián)連接的晶體管時(shí)的解析方法12.6 絕對(duì)值電路12.6.1 正、負(fù)值的輸入輸出12.6.2 函數(shù)的分解12.6.3 輸入電路12.6.4 輸出電路12.6.5 把輸入電路與輸出電路組合起來(lái)12.7 2象限平方電路12.8 三角函數(shù)發(fā)生電路12.8.1 差動(dòng)結(jié)構(gòu)分解12.8.2 發(fā)生三角函數(shù)12.8.3 正弦波函數(shù)電路的模擬小結(jié)第13章 把文字描繪到示波器上的電路13.1 把文字“Q”描繪在示波器上13.1.1 給示波器輸入信號(hào)的條件13.1.2 生成平滑信號(hào)13.2 把三角波變換為平滑信號(hào)的晶體管電路13.2.1 1級(jí)差動(dòng)對(duì)的輸入輸出特性——y=tanh x13.2.2 擴(kuò)大線性范圍13.2.3 峰狀特性13.2.4 正弦波狀13.2.5 改變峰的高度13.3 文字“Q”的生成電路13.3.1 把差動(dòng)對(duì)巧妙地組合起來(lái),作成“Q”生成電路13.3.2 把tanh函數(shù)轉(zhuǎn)換成電路13.3.3 移動(dòng)電壓的標(biāo)定13.3.4 用電阻和電流源作成電壓移動(dòng)電路13.3.5 尾電流值的設(shè)定13.4 實(shí)際的電路13.4.1 電路與電流源13.4.2 在文字“Q”電路與信號(hào)源之間插入偏置電路13.5 試制與工作的確認(rèn)13.5.1 基板的制作與連接13.5.2 工作小結(jié)第14章 正確施加負(fù)反饋14.1 用煤氣熱水器體驗(yàn)不穩(wěn)定的反饋14.1.1 手動(dòng)控制煤氣量時(shí)水的溫度不穩(wěn)定14.1.2 不穩(wěn)定的主要原因是“遲鈍”14.1.3 巧妙地施加反饋的方法——慢慢地控制14.1.4 知道輸出結(jié)果之前施加前饋控制14.2 用人工OP放大器體驗(yàn)不穩(wěn)定現(xiàn)象14.2.1 關(guān)注電子電路工作滯后的“相位滯后”問(wèn)題14.2.2 人工OP放大器14.2.3 體驗(yàn)不穩(wěn)定的工作14.2.4 增加放大級(jí)數(shù)會(huì)產(chǎn)生相位滯后,使環(huán)路變得不穩(wěn)定14.3 負(fù)反饋放大器產(chǎn)生振蕩的條件14.3.1 振蕩的機(jī)理14.3.2 振蕩難易的指標(biāo):相位余量和增益余量14.3.3 電源電壓與振蕩條件14.3.4 振蕩的條件14.4 伯德圖的畫(huà)法與使用方法14.4.1 RC低通濾波器的頻率特性14.4.2 伯德圖的描繪方法14.4.3 使用伯德圖也可以簡(jiǎn)單地求得放大電路的合成增益14.4.4 使用伯德圖,簡(jiǎn)單地理解相位補(bǔ)償?shù)姆椒?4.5 晶體管放大電路的穩(wěn)定性14.5.1 頻率解析的第一步從理解晶體管的等效電路開(kāi)始14.5.2 3級(jí)放大電路的頻率特性14.5.3 頻帶寬的放大器14.5.4 簡(jiǎn)單的相位補(bǔ)償方法14.6 從環(huán)路增益的頻率特性理解穩(wěn)定的程度14.6.1 OP放大器的相位補(bǔ)償概要14.6.2 反饋率與穩(wěn)定性的關(guān)系14.6.3 穩(wěn)定工作的條件14.6.4 要求更高的穩(wěn)定性時(shí),需要犧牲GB積14.6.5 消除基于零點(diǎn)的極點(diǎn)的例子14.7 OP放大器穩(wěn)定性的討論14.7.1 用兩個(gè)放大級(jí)構(gòu)成的電路的模擬解析14.7.2 基于模擬的解析方法——不切斷回路,解析環(huán)路增益的頻率特性14.7.3 具體的解析方法14.7.4 結(jié)果:在相位余量為-20°處開(kāi)始不穩(wěn)定14.7.5 尋找主極點(diǎn)和2次極點(diǎn)14.8 相位補(bǔ)償法14.8.1 窄頻帶法14.8.2 米勒補(bǔ)償法小結(jié)Appendix A 從半導(dǎo)體物理看到的雙極晶體管的工作Appendix B 米勒補(bǔ)償?shù)脑砼c極點(diǎn)分離Appendix C 正確地解析環(huán)路增益的方法Appendix D 修正節(jié)點(diǎn)解析法科學(xué)出版社下載區(qū)中有關(guān)本書(shū)的內(nèi)容與使用方法

編輯推薦

　　《活學(xué)活用電子技術(shù)：晶體管電路活用技巧》的前半部分介紹組成電路的基本單位的各種電路單元，后半部分是把所介紹的電路單元進(jìn)行各種組合，作成OP放大器，以及A-D、D-A轉(zhuǎn)換器。另外，還將詳細(xì)介紹雙極晶體管最終的整合法則，即跨導(dǎo)線性原理。通過(guò)這《活學(xué)活用電子技術(shù)：晶體管電路活用技巧》，給大家奉獻(xiàn)出多種晶體管的美味菜肴，讀者如果能夠在組合晶體管的模擬與實(shí)驗(yàn)中享受到樂(lè)趣。

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