實(shí)用模擬電路設(shè)計(jì)

前言

　　模擬電路設(shè)計(jì)幾乎無處不在，電力、交通、工業(yè)控制、信息技術(shù)、軍事航空等領(lǐng)域都少不了它，模擬電路設(shè)計(jì)已成為電子技術(shù)類大中專學(xué)生的基本教學(xué)內(nèi)容之一。本書作者M(jìn)arcThompson博士是模擬電路設(shè)計(jì)的一線教學(xué)人員，二十年孜孜不倦，積累了豐富的模擬電路教學(xué)經(jīng)驗(yàn)。他同時(shí)又是模擬電路設(shè)計(jì)的一線工程師，擁有堅(jiān)實(shí)的模擬電路實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)。理論與實(shí)踐緊密結(jié)合指導(dǎo)直觀模擬電路設(shè)計(jì)，是本書的最大特色。譯者在翻譯本書的過程中，也深深地感受到作者的獨(dú)具匠心、與眾不同之處。本書既是很好的電路教學(xué)參考書，也是很好的電路實(shí)踐參考書?！　∽g者認(rèn)為本書具有三大特點(diǎn)：理論講述深入淺出、大量使用近似計(jì)算、電路實(shí)例恰到好處。作者在講述二極管、晶體管、放大器的物理原理時(shí)，經(jīng)常使用“思考性實(shí)驗(yàn)（thoughtexperiment）”和耳熟能詳?shù)念惐确椒?，使得這些深奧的理論一下子直觀地（intuitively）呈現(xiàn)在讀者面前。作者在推導(dǎo)二極管的VII關(guān)系曲線、晶體管的帶寬和增益等過程中進(jìn)行了大量的近似計(jì)算。開路時(shí)間常數(shù)和短路時(shí)間常數(shù)方法本身就是一種近似計(jì)算技術(shù)，使用這些近似處理方法，大大簡化了模擬電路的數(shù)學(xué)計(jì)算，同時(shí)又保證了這些直觀的近似結(jié)果的工程可靠性。電路設(shè)計(jì)實(shí)例在書中隨處可見，有些例子本身就是作者的電路實(shí)踐，設(shè)計(jì)難度由淺入深，設(shè)計(jì)結(jié)果尤可借鑒。我們相信，任何從事模擬電路設(shè)計(jì)教學(xué)的人們，任何希望能快速、準(zhǔn)確地設(shè)計(jì)模擬電路系統(tǒng)的人們，都會從本書的閱讀中受益匪淺，這也是我們愿意翻譯該書的原因所在。　全書共分為16章，可以分為三部分。第1章與第2章為介紹性材料，第3章到第8章講述二極管和雙極性晶體管方面的知識，第9章講述CMOS管和CMOS管放大器的基礎(chǔ)知識，第10章講述晶體管的開關(guān)效應(yīng)，這些內(nèi)容可以作為本書的第一部分。第ll章講述反饋系統(tǒng)的理論，第12章和第13章講述實(shí)際運(yùn)算放大器的設(shè)計(jì)，第14章講述模擬低通濾波器的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)，第15章講述實(shí)際電路設(shè)計(jì)問題，這可以作為本書的第二部分，是前面10章基礎(chǔ)內(nèi)容的提高與應(yīng)用。第16章主要是一些電路分析技巧，這可以作為本書的第三部分。讀者可以有選擇地閱讀本書的內(nèi)容。剛接觸模擬電路設(shè)計(jì)的讀者可以只閱讀第一部分的基礎(chǔ)內(nèi)容，有模擬電路設(shè)計(jì)基礎(chǔ)的讀者可以深入學(xué)習(xí)第二部分的提高內(nèi)容，增強(qiáng)設(shè)計(jì)復(fù)雜模擬電路的能力。讀者可以根據(jù)自己的喜好來決定是否閱讀第三部分的內(nèi)容。

內(nèi)容概要

　　本書是Marc Thompson博士20年模擬電路設(shè)計(jì)和教學(xué)經(jīng)驗(yàn)的總結(jié)，講述了模擬電路與系統(tǒng)設(shè)計(jì)中常用的直觀分析方法。本書提出了“模擬電路直觀方法學(xué)”，力圖幫助學(xué)生和設(shè)計(jì)人員擺脫復(fù)雜的理論推導(dǎo)與計(jì)算，充分利用直觀知識來應(yīng)對模擬電路工程設(shè)計(jì)挑戰(zhàn)。全書共分為16章，內(nèi)容涵蓋了二極管、晶體管、放大器、濾波器、反饋系統(tǒng)等模擬電路的基本知識與設(shè)計(jì)方法。　　本書深入淺出，易學(xué)易懂，既適合作為大中專院校的教材與教學(xué)參考書，也可用作模擬電路設(shè)計(jì)人員的參考手冊。

作者簡介

　　Marc Thompson，資深模擬電路技術(shù)專家。麻省理工學(xué)院博士。目前擔(dān)任Thompson咨詢公司總裁，主要從事模擬電路設(shè)計(jì)和電力電子、磁系統(tǒng)的設(shè)計(jì)和分析。他同時(shí)還是伍斯特理工學(xué)院電子工程專業(yè)的兼任副教授。

書籍目錄

第1章　引言　　1.1　模擬設(shè)計(jì)仍然必不可少　　1.2　模擬集成電路技術(shù)早期發(fā)展歷史　　1.3　數(shù)字實(shí)現(xiàn)與模擬實(shí)現(xiàn)比較　　1.4　模擬電路設(shè)計(jì)者有挑戰(zhàn)也有樂趣　　1.5　命名規(guī)則說明　　1.6　內(nèi)容說明　　1.7　參考文獻(xiàn)　　1.8　美國專利　第2章　信號處理基礎(chǔ)知識回顧　　2.1　拉普拉斯變換、傳遞函數(shù)和零極點(diǎn)圖　　2.2　一階系統(tǒng)響應(yīng)　　　2.2.1　一階系統(tǒng)的低頻和高頻響應(yīng)估計(jì)　　　2.2.2　一階系統(tǒng)的短時(shí)階躍響應(yīng)　　　2.2.3　一階系統(tǒng)附加額外高頻極點(diǎn)　　2.3　二階系統(tǒng)　　　2.3.1　彈簧振子系統(tǒng)　　　2.3.2　一個(gè)二階電路系統(tǒng)　　　2.3.3　品質(zhì)因數(shù)Q　　　2.3.4　二階系統(tǒng)的瞬態(tài)響應(yīng)　　　2.3.5　二階電路系統(tǒng)附加額外的高頻極點(diǎn)　　　2.3.6　實(shí)軸極點(diǎn)分布間隔較大的二階系統(tǒng)　　　2.3.7　從傳遞函數(shù)的分母求解極點(diǎn)的大致位置　　2.4　諧振電路　　2.5　使用能量法分析無阻尼諧振電路　　2.6　傳遞函數(shù)、零極點(diǎn)圖以及伯德圖　　2.7　級聯(lián)系統(tǒng)的上升時(shí)間　　2.8　本章習(xí)題　　2.9　參考文獻(xiàn)　第3章　二極管物理學(xué)、理想（及非理想）二極管　　3.1　絕緣體、良導(dǎo)體和半導(dǎo)體內(nèi)的電流　　3.2　電子和空穴　　3.3　漂移、擴(kuò)散、復(fù)合和產(chǎn)生　　　3.3.1　漂移　　　3.3.2　擴(kuò)散　　　3.3.3　產(chǎn)生和復(fù)合　　　3.3.4　半導(dǎo)體內(nèi)的總電流　　3.4　半導(dǎo)體的摻雜效應(yīng)　　　3.4.1　施主（donor）摻雜材料　　　3.4.2　受主（acceptor）摻雜材料　　3.5　熱平衡狀態(tài)的PN結(jié)　　3.6　施加正向偏置電壓的PN結(jié)　　3.7　反向偏置二極管　　3.8　理想二極管方程　　3.9　二極管內(nèi)的電荷存儲　　3.10　正向偏置二極管內(nèi)的電荷存儲　　3.11　雙極性二極管的反向恢復(fù)　　3.12　反向擊穿　　3.13　二極管數(shù)據(jù)手冊　　3.14　肖特基二極管　　3.15　本章習(xí)題　　3.16　參考文獻(xiàn)　第4章　雙極性晶體管模型第5章　基本雙極性晶體管放大器及其偏置設(shè)置第6章　開路時(shí)間常數(shù)方法與帶寬估計(jì)技術(shù)第7章　晶體管放大器高級技術(shù)第8章　高增益雙極性放大器和BJT電流鏡　第9章　MOSFET器件與基本MOS放大器簡介第10章　雙極性晶體管開關(guān)與電荷控制模型第11章　反饋系統(tǒng)第12章　運(yùn)算放大器的基本電路結(jié)構(gòu)與實(shí)例分析第13章　電流反饋運(yùn)算放大器第14章　模擬低通濾波器第15章　無源元件綜述與PCB設(shè)計(jì)案例研究　第16章　實(shí)用設(shè)計(jì)技術(shù)與其他

章節(jié)摘錄

　　既然我們還是生活在數(shù)字處理越來越普及的現(xiàn)實(shí)世界，那么模擬設(shè)計(jì)者也必須熟悉數(shù)字處理的概念，使得我們可以在模擬處理與數(shù)字處理之間相互協(xié)作。在數(shù)字世界中，某些子系統(tǒng)的設(shè)計(jì)必須以對應(yīng)的模擬系統(tǒng)為基礎(chǔ)。數(shù)字濾波器設(shè)計(jì)就是如此，通常首先要設(shè)計(jì)相應(yīng)的模擬原型濾波器（analog prototype filter），然后經(jīng)過模數(shù)轉(zhuǎn)換，將原型濾波器變換到數(shù)字域。比如，可以采用雙線性變換（bilinear transformation）方法將s域（模擬，使用電感、電容元件與／或有源器件）設(shè)計(jì)的原型濾波器變換為z域（數(shù)字，使用增益元件與延遲元件）的數(shù)字濾波器?！　∵@項(xiàng)技術(shù)之所以出現(xiàn)，部分原因是，碰到濾波問題時(shí)，設(shè)計(jì)者通常覺得在模擬域工作起來會更加得心應(yīng)手。設(shè)計(jì)二階巴特沃思模擬濾波器是件非常容易的事情（在很多教科書和模擬濾波器手冊都可以找到），但是在數(shù)字域?qū)崿F(xiàn)二階巴特沃思濾波器則需要額外的設(shè)計(jì)步驟與其他仿真工具?！　〔⑶?，在高頻設(shè)計(jì)領(lǐng)域中，數(shù)字傳輸線或者PCB上的高速信號走線必須按照電壓／電流行波（traveling wave）特性的分布式模擬系統(tǒng)來處理。數(shù)字集成電路密度不斷增大，開關(guān)速度不斷加快，凸現(xiàn)了額外的功率需求以及其他問題如地彈（ground bounce），這都對良好的PCB設(shè)計(jì)提出了新的挑戰(zhàn)?！　∑浣Y(jié)果是：即使數(shù)字設(shè)計(jì)者也必須了解模擬設(shè)計(jì)方面的知識。

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