模擬電子技術(shù)基礎(chǔ)

前言

　　本書是高等學(xué)校電氣信息類專業(yè)“模擬電子技術(shù)”課程的入門教材，是廣西高等學(xué)?！笆晃濉眱?yōu)秀教材立項項目，所對應(yīng)的“模擬電子技術(shù)”課程為廣西高校精品課程。　　隨著半導(dǎo)體技術(shù)的發(fā)展，模擬電子技術(shù)課程所涵蓋的內(nèi)容越來越多，但受限于新的教學(xué)大綱和學(xué)生知識結(jié)構(gòu)的變化，本課程的授課學(xué)時數(shù)卻越來越少，該教材就是為了適應(yīng)這種形勢的需要而編寫的。　　本書依據(jù)國家教委制定的電子、通信等專業(yè)《電子電路（I）、（Ⅱ）課程教學(xué)基本要求》，在認(rèn)真分析研究了2000年以來出版或再版的若干國內(nèi)外同類優(yōu)秀教材的特長，在本書第l版（2003年由西安電子科技大學(xué)出版社出版）的基礎(chǔ)上，結(jié)合多年教學(xué)體會，編寫而成的，力求體現(xiàn)以下思路和特色。　　1.由于場效應(yīng)管在模擬電子電路、邏輯電路，特別是在近代超大規(guī)模集成電路（VLSI）中已占據(jù)主流地位，因此本教材加強(qiáng)了場效應(yīng)管（尤其是：MOS場效應(yīng)管）的教學(xué)內(nèi)容。為了便于學(xué)生理解和掌握各類半導(dǎo)體器件及其構(gòu)成的基本電路的工作原理，教材采用歸類對比的教學(xué)方法，把雙極型晶體管（BJT）和場效應(yīng)晶體管（FET）作為一個整體，貫穿到全書各章節(jié)。例如，第2章根據(jù)各器件的工作原理、載流子的傳輸過程、伏安特性、主要參數(shù)和低頻微變等效電路模型等，把雙極型晶體管（BJT）、結(jié)型場效應(yīng)管（JFET）和絕緣柵型金屬一氧化物一半導(dǎo)體場效應(yīng)管（MOS）歸類后，整體介紹給讀者。第3章從晶體三極管放大電路的工作原理、晶體管的偏置方式、圖解法和微變等效電路法人手，根據(jù)晶體管放大電路的基本指標(biāo)（電壓放大倍數(shù)、電流放大倍數(shù)、輸入阻抗和輸出阻抗等），把BJT和FET的各種組態(tài)電路歸類成：共射極和共源極電路作為反相電壓放大器，共集電極和共漏極電路相當(dāng)于電壓跟隨器，共基極和共柵極放大器相當(dāng)于電流跟隨器?！　?.隨著科技的發(fā)展，與分立元件電路相比，集成電路的優(yōu)點十分突出。用集成電路組成系統(tǒng)，省時、省力、省錢，性能好，可靠性高，所以必須充分重視集成電路的教學(xué)。但重點應(yīng)放在與集成電路引出端有關(guān)的內(nèi)部單元電路上，應(yīng)該摒棄以分立元件電路為主干的舊教學(xué)模式，代之以集成電路芯片中常用的“基本單元電路”。教材在第4章重點介紹模擬集成電路（Ic，In.tegrated（fircuits）中廣泛使用的幾種基本單元電路：恒流源電路、有源負(fù)載放大器、差動放大電路和互補(bǔ)推挽功放輸出級等。第7章對雙極型通用集成運(yùn)算放大器和CMOS集成運(yùn)算放大器的內(nèi)部電路做了典型分析。編者認(rèn)為，學(xué)習(xí)模擬電路首先要打好基礎(chǔ)，這樣才能有效地提高學(xué)生“讀電路”的能力，做到靈活應(yīng)用集成電路，發(fā)揮好集成電路的作用。學(xué)習(xí)分立元件電路的目的正在于此。

內(nèi)容概要

本教材是為了適應(yīng)當(dāng)前模擬電子技術(shù)基礎(chǔ)課程的教學(xué)改革而編寫。教材內(nèi)容包括：半導(dǎo)體基礎(chǔ)及應(yīng)用電路、雙極型晶體管和場效應(yīng)管原理、晶體管放大器基礎(chǔ)、模擬集成基本單元電路、放大器頻率響應(yīng)、負(fù)反饋技術(shù)、集成運(yùn)算放大器及應(yīng)用、直流穩(wěn)壓電源、電流模式電路基礎(chǔ)及應(yīng)用、電流傳輸器，跨導(dǎo)運(yùn)算放大器（OTA）原理及應(yīng)用等。    本書以“講透基本原理，打好電路基礎(chǔ)，面向集成電路”為宗旨，避免復(fù)雜的數(shù)學(xué)推導(dǎo)，強(qiáng)調(diào)物理概念和晶體管器件模型的描述，加強(qiáng)了場效應(yīng)管（尤其是MOS場效應(yīng)管）的電路分析，充分重視集成電路的教學(xué)。在若干知識點的闡述上，教材有自己的個性特色，并在內(nèi)容取舍、編排以及文字表達(dá)等方面都期望解決初學(xué)者的入門難的問題。另外為了幫助初學(xué)者更好的學(xué)習(xí)本書，對所述的基本電路利用EWB的電路設(shè)計軟件進(jìn)行了電路仿真，同時還配有CAI的教學(xué)軟件。    本書可作為高等院校工科學(xué)生電子技術(shù)基礎(chǔ)課程教材，也適用于廣大電路工作者參考。

作者簡介

　　王衛(wèi)東，1956年2月生，桂林電子科技大學(xué)教授，中國通信學(xué)會高級會員。1982年畢業(yè)于華東師范大學(xué)無線電物理專業(yè)。1992年4月至1994年4月以客座研究員身份在日本東京武藏工業(yè)大學(xué)留學(xué)。長期從事電子電路與系統(tǒng)的教學(xué)與研究工作，先后在國內(nèi)外發(fā)表學(xué)術(shù)論文60余篇。 　　2006年獲廣西省首屆“教學(xué)名師獎”，國家級“電子電路實驗教學(xué)團(tuán)隊”主要成員。主持的“高頻電子電路”和“模擬電子電路基礎(chǔ)”課程被評為廣西省精品課程。獲省部級教學(xué)成果一等獎2項，獲省部級優(yōu)秀教材一等獎2項。　　主編出版《高頻電子電路》、《模擬電子電路基礎(chǔ)》、《現(xiàn)代模擬集成電路原理及應(yīng)用》等教材4部。其中《高頻電子電路》為普通高等教育“十一五”國家級規(guī)劃教材。

書籍目錄

第一章  半導(dǎo)體基礎(chǔ)及應(yīng)用電路  1.1  半導(dǎo)體基礎(chǔ)知識    1.1.1  本征半導(dǎo)體    1.1.2  雜質(zhì)半導(dǎo)體    1.1.3  漂移電流與擴(kuò)散電流  1.2  PN結(jié)原理    1.2.1  PN結(jié)的形成及特點    1.2.2  PN結(jié)的單向?qū)щ娞匦? 1.3  晶體二極管及應(yīng)用    1.3.1  晶體二極管的伏安特性    1.3.2  二極管的直流電阻和交流電阻    1.3.3  二極管模型    1.3.4  二極管應(yīng)用電路舉例    1.3.5  穩(wěn)壓管及其應(yīng)用    1.3.6  PN結(jié)電容效應(yīng)及應(yīng)用    1.3.7  特殊二極管  本章小結(jié)  思考題與習(xí)題一第二章  晶體三極管基礎(chǔ)  2.1  雙極型晶體三極管    2.1.1  BJT的工作原理    2.1.2  BJT的靜態(tài)特性曲線    2.1.3  BJT主要參數(shù)    2.1.4  BJT小信號模型  2.2  結(jié)型場效應(yīng)管    2.2.1  JFET的結(jié)構(gòu)和工作原理    2.2.2  JFET的特性曲線及參數(shù)    2.2.3  JFET的小信號模型  2.3  金屬—氧化物—半導(dǎo)體場效應(yīng)管    2.3.1  N溝道增強(qiáng)型MOSFET工作原理    2.3.2  N溝道耗盡型MOSFET工作原理    2.3.3  MOSFET小信號模型    2.3.4  場效應(yīng)晶體管與雙極型晶體管的比較  本章小結(jié)  思考題與習(xí)題二第三章  晶體管放大電路基礎(chǔ)  3.1  放大電路的基本組成和工作原理    3.1.1  基本放大器及其模型    3.1.2  放大電路的組成及其直流、交流通道    3.1.3  放大電路的圖解法  3.2  三類基本組態(tài)放大電路的交流特性分析    3.2.1  共射（CE）和共源（CS）放大電路    3.2.2  共集（CC）和共漏（CD）放大電路    3.2.3  共基（CB）和共柵（CG）放大電路    3.2.4  三類基本組態(tài)放大電路的比較  3.3  多級放大電路    3.3.1  級聯(lián)放大器耦合方式    3.3.2  多級放大器性能指標(biāo)的計算    3.3.3  組合放大器  本章小結(jié)  思考題與習(xí)題三第四章  模擬集成基本單元電路  4.1  半導(dǎo)體集成電路概述  4.2  恒流源和穩(wěn)定偏置電路    4.2.1  BIT參數(shù)的溫度特性    4.2.2  BJT恒流源    4.2.3  MOS恒流源  4.3  帶恒流源負(fù)載的放大電路    4.3.1  BJT有源負(fù)載放大電路    4.3.2  MOS有源負(fù)載放大電路  4.4  差動放大器    4.4.1  差放的偏置、輸入和輸出信號及連接方式    4.4.2  差動放大器的大信號傳輸特性    4.4.3  差動放大器的微變等效分析    4.4.4  有源負(fù)載差動放大器    4.4.5  MOS差動放大電路  4.5  功率輸出級電路    4.5.1  功率放大器的特點、指標(biāo)和分類    4.5.2  互補(bǔ)推挽乙類功率放大器    4.5.3  其他乙類推挽功率放大器    4.5.4  MOS輸出級電路    4.5.5  達(dá)林頓組態(tài)  4.6  BiCMOS電路    4.6.1  BiCMOS復(fù)合晶體管    4.6.2  BiCMOS恒流源    4.6.3  BiCMOS差分放大器  本章小結(jié)  思考題與習(xí)題四第五章  放大器的頻率響應(yīng)  5.1  放大電路頻率特性的基本概念    5.1.1  頻率特性和通頻帶    5.1.2  頻率失真和增益帶寬積  5.2  放大電路的復(fù)頻域分析法    5.2.1  復(fù)頻域中放大電路的傳輸函數(shù)    5.2.2  放大電路傳輸函數(shù)的特點    5.2.3  放大電路波特圖的近似畫法  5.3  基本放大器高、低截止頻率的估算    5.3.1  主極點的概念    5.3.2  開路時間常數(shù)分析法    5.3.3  開路時間常數(shù)分析法的應(yīng)用    5.3.4  短路時間常數(shù)分析法及其應(yīng)用  5.4  多級放大器高、低截止頻率的估算方法*    5.4.1  多級放大器截止頻率估算的一般性方法    5.4.2  兩級差動放大器的頻率特性分析  本章小結(jié)  思考題與習(xí)題五第六章  負(fù)反饋技術(shù)  6.1  概述    6.1.1  反饋的概念    6.1.2  反饋的幾種基本類型  6.2  反饋放大器的單環(huán)理想模型    6.2.1  單環(huán)放大器的理想模型    6.2.2  基本反饋方程    6.2.3  四種基本反饋組態(tài)  6.3  負(fù)反饋對放大器性能的影響    6.3.1  提高閉環(huán)增益的穩(wěn)定性    6.3.2  擴(kuò)展閉環(huán)增益的通頻帶    6.3.3  減少非線性失真    6.3.4  改變放大器的輸入電阻    6.3.5  改變放大器的輸出電阻  6.4  負(fù)反饋放大電路的分析與計算方法    6.4.1  具有深度負(fù)反饋放大電路的參數(shù)估算    6.4.2  利用方框圖法進(jìn)行分析計算    6.4.3  利用方塊圖法進(jìn)行分析計算實例    6.4.4  反饋放大器AB網(wǎng)絡(luò)分析法小結(jié)   6.5  負(fù)反饋放大器的頻率響應(yīng)    6.5.1 負(fù)反饋對放大器頻率的影響    6.5.2  負(fù)反饋放大器的穩(wěn)定性    6.5.3  相位補(bǔ)償原理與技術(shù)  本章小結(jié)  思考題與習(xí)題六第七章  集成運(yùn)算放大器及應(yīng)用  7.1  通用集成運(yùn)算放大器的基本特點    7.1.1  集成電路及其特點    7.1.2  集成運(yùn)放的組成方框圖  7.2  雙極型通用集成運(yùn)算放大器    7.2.1  電路基本結(jié)構(gòu)概述    7.2.2  直流偏置分析    7.2.3  交流小信號分析  7.3  CMOS集成運(yùn)算放大器    7.3.1  5G14573CMOS集成運(yùn)算放大器    7.3.2  三級CMOS運(yùn)算放大器    7.3.3  折疊式共源-共柵CMOS運(yùn)算放大器電路  7.4  集成運(yùn)放的特性參數(shù)    7.4.1  輸入特性參數(shù)    7.4.2  增益特性參數(shù)    7.4.3  輸出特性參數(shù)    7.4.4  電源特性參數(shù)    7.4.5  頻率特性參數(shù)  7.5  理想運(yùn)算放大器    7.5.1  運(yùn)放的理想?yún)?shù)    7.5.2  理想運(yùn)放的等效模型和分析方法    7.5.3  運(yùn)放構(gòu)成的兩種基本負(fù)反饋電路    7.5.4  運(yùn)算誤差分析  7.6  集成運(yùn)算放大器的線性應(yīng)用    7.6.1  加法運(yùn)算電路    7.6.2  差動放大器    7.6.3  測量放大器    7.6.4  積分器    7.6.5  微分器  7.7  集成運(yùn)算放大器的非線性應(yīng)用    7.7.1  對數(shù)和指數(shù)運(yùn)算電路    7.7.2　波形變換電路  7.8  集成運(yùn)放的其它應(yīng)用簡介    7.8.1  電壓比較器    7.8.2  有源濾波器*    7.8.3  波形發(fā)生器*  本章小結(jié)  思考題與習(xí)題七第八章 直流穩(wěn)壓電源  8.1  直流穩(wěn)壓電源的組成  8.2  整流電路    8.2.1  單相半波整流電路    8.2.2  單相橋式整流電路    8.2.3  整流電路的主要參數(shù)  8.3  濾波電路    8.3.1  電容濾波電路    8.3.3  電感濾波電路    8.3.4  復(fù)式濾波電路  8.4  倍壓整流電路    8.4.1  二倍壓整流電路    8.4.2  多倍壓整流電路  8.5  線性穩(wěn)壓電路    8.5.1  穩(wěn)壓電路的質(zhì)量指標(biāo)    8.5.2  串聯(lián)型線性穩(wěn)壓電路    8.5.3  集成線性穩(wěn)壓電路   8.6  開關(guān)型穩(wěn)壓電源    8.6.1  開關(guān)電源的分類    8.6.2  脈沖寬度調(diào)制式串聯(lián)開關(guān)型穩(wěn)壓電源  本章小結(jié)  思考題與習(xí)題八第九章  電流模式電路基礎(chǔ)  9.1  電流模式電路的一般概念    9.1.1  概述    9.1.2  電流模電路的特點  9.2  跨導(dǎo)線性（TL）的基本概念    9.2.1  跨導(dǎo)線性環(huán)    9.2.2  由TL環(huán)路構(gòu)成的電流模式電路  9.3  電流傳輸器    9.3.1  引言    9.3.2  電流傳輸器端口特性    9.3.3  電流傳輸器基本應(yīng)用原理  9.4  跨導(dǎo)運(yùn)算放大器    9.4.1  引言    9.4.2  OTA的基本概念    9.4.3  雙極型集成OTA    9.4.4  OTA電路的應(yīng)用原理    9.4.5  OTA跨導(dǎo)控制電路  本章小結(jié)  思考題與習(xí)題九附錄部分習(xí)題參考答案參考文獻(xiàn)

章節(jié)摘錄

　　本章首先介紹半導(dǎo)體的基礎(chǔ)知識，介紹PN結(jié)的單向?qū)щ娫?、PN結(jié)的擊穿和電容效應(yīng)，給出二極管的伏安特性、主要參數(shù)和等效電路，然后討論以PN結(jié)為基本結(jié)構(gòu)的二極管的工作原理、特性、主要參數(shù)、等效電路和應(yīng)用電路?！　?.1 半導(dǎo)體基礎(chǔ)知識　　如果從物體的導(dǎo)電性方面考慮，固體材料可分為三類。第一類具有良好的導(dǎo)電性，稱為導(dǎo)體，如銅、鋁、鐵、銀等。因為這類材料在室溫條件下，有大量電子處于“自由”運(yùn)動的狀態(tài)，這些電子可以在外電場的作用下，產(chǎn)生定向運(yùn)動，形成電流。導(dǎo)體的電阻率很小，只有10～10cm。第二類是不能夠?qū)щ姷牟牧希Q為絕緣體，如橡膠、塑料等。在這類材料中，幾乎沒有“自由”電子，因此，即使有了外電場的作用，也不會形成電流。絕緣體的電阻率很大，一般在10cm以上。第三類是所謂的半導(dǎo)體，它們的電阻率介于導(dǎo)體與絕緣體之間，通常在10-10cm范圍內(nèi)，如硅、鍺、砷化鎵、鋅化銦等?！　“雽?dǎo)體之所以受到人們的高度重視，并獲得廣泛的應(yīng)用，不是因為它的電阻率介于導(dǎo)體和絕緣體之間，而是因為它具有不同于導(dǎo)體和絕緣體的獨(dú)特性質(zhì)。這些獨(dú)特的性質(zhì)集中體現(xiàn)在它的電阻率可以因某些外界因素的改變而明顯地變化，具體表現(xiàn)在以下3個方面。　?。?）摻雜性：半導(dǎo)體的電阻率受摻入“雜質(zhì)”的影響極大，在半導(dǎo)體中即使摻入的雜質(zhì)十分微量，也能使其電阻率大大地下降，利用這種獨(dú)特的性質(zhì)可以制成各種各樣的晶體管器件?！　。?）熱敏性：一些半導(dǎo)體對溫度的反應(yīng)很靈敏，其電阻率隨著溫度的上升而明顯地下降，利用這種特性很容易制成各種熱敏元件，如熱敏電阻、溫度傳感器等?！　。?）光敏性：有些半導(dǎo)體的電阻率隨著光照的增強(qiáng)而明顯下降，利用這種特性可以做成各種光敏元件，如光敏電阻和光電管等?！　　?/pre>




編輯推薦
　　《模擬電子技術(shù)基礎(chǔ)（第2版）》在第1版（2003年由西安電子科技大學(xué)出版社出版）的基礎(chǔ)上，分析研究國內(nèi)外同類優(yōu)秀教材的特長，結(jié)合多年的教學(xué)體會編寫而成，力求體現(xiàn)以下思路和特色?！　〖訌?qiáng)了場效應(yīng)管（尤其是MOS場效應(yīng)管）的教學(xué)內(nèi)容。采用歸類對比的教學(xué)方法，把雙極型晶體管（BJT）和場效應(yīng)晶體管（FET）作為一個整體，貫穿到全書各章節(jié)中?！　∫浴爸v透概念原理，打好電路基礎(chǔ)”為宗旨，文字闡述詳盡，圖文并茂.公式簡明易記，鮮有數(shù)學(xué)推導(dǎo)，不僅易教更易讀、易學(xué)?！　〕浞种匾暭呻娐返慕虒W(xué)，重點放在與集成電路引出端有關(guān)的內(nèi)部單元電路上。以“邊器件邊電路邊應(yīng)用”的基本教學(xué)方法，在放大電路的分析中也按照先基礎(chǔ)電路后實用變形電路來編排?！　『喕瘜Π雽?dǎo)體器件內(nèi)部物理過程的數(shù)學(xué)分析，重點放在器件的模型、參數(shù)和伏安特性上。強(qiáng)調(diào)電路結(jié)構(gòu)和元件取值的合理性。電路的計算則用工程近似方法：抓住主要矛盾來進(jìn)行工程估算，使之既不失設(shè)計計算的正確性和可靠性，又能使分析和設(shè)計計算簡單化?！　〖訌?qiáng)與先修課程的聯(lián)系。把先修課程作為模擬電路課的有力工具，使學(xué)生掌握研究電路的統(tǒng)一方法，使所學(xué)的知識得到從具體到抽象的升華?！　〕攸c分析了集成運(yùn)算放大器外，也適當(dāng)介紹模擬集成電路的新技術(shù)——電流模技術(shù)。





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