基于運算放大器和模擬集成電路的電路設(shè)計

前言

　　盡管近30多年來以大規(guī)模集成工藝為依托的各種數(shù)字電路的問世，逐漸代替了各種傳統(tǒng)的模擬電路的應(yīng)用領(lǐng)域，但是物理世界畢竟還是模擬的，與物理世界各種現(xiàn)象的接口仍然需要靠模擬電路來承擔(dān)。即便在某一功能塊中，模擬電路所占份量可能很少，但是這一少部分或許是整個系統(tǒng)就設(shè)計和實現(xiàn)來說最具挑戰(zhàn)性的部分，而且往往在系統(tǒng)性能上起著關(guān)鍵作用。尤其是當速度和功率成為至關(guān)重要的因素時，模擬電路就更顯突出?？傊?，模擬電路并未因數(shù)字電路的興起而被淘汰出局，因此在大學(xué)本科階段，有關(guān)模擬電路內(nèi)容的教學(xué)不應(yīng)偏廢或誤導(dǎo)，它仍然是電子工程類專業(yè)的核心課程內(nèi)容之一?！　∵\算放大器和各種模擬集成電路是應(yīng)用最為廣泛的一類模擬器件。隨著集成度的提高、性能的改善，愈來愈受到人們的青睞；在工業(yè)控制、遙控遙測、儀表儀器等領(lǐng)域成為不可或缺的器件。本書以此為背景全面系統(tǒng)地論述了由運算放大器和模擬集成電路構(gòu)成的各種電路原理和實現(xiàn)方法，特別是討論到在實際電路實現(xiàn)時出現(xiàn)的各種實際問題及其解決方法，并給出不少具有實際參考價值的經(jīng)驗設(shè)計關(guān)系；這些在國內(nèi)同類型的參考書中不太多見。這是一本在涉及運算放大器應(yīng)用方面相當好的參考書?！　”緯闹凶g本由于筆者的原因延誤了半年多，甚感愧疚。后來幸得朱茂林、榮玫二位同學(xué)的幫助才得以同讀者見面，否則還要繼續(xù)拖延下去。從第3章3.3節(jié)起至第9章結(jié)束由朱茂林翻譯出初稿，榮玫則承擔(dān)了從第10～13章的譯文初稿。在接受這項工作時，他們都還是應(yīng)屆畢業(yè)班的在讀學(xué)生（他們均于2003年9月進入西安交通大學(xué)研究生院直接攻讀博士學(xué)位），第一次接觸譯書工作，難免會有這樣或那樣的問題。但是總的來說，他們的英語水平和專業(yè)水平都是很不錯的。筆者對譯文初稿逐字逐句作了?？焙托薷?，如果譯文中仍有錯誤或不妥之處，當屬筆者責(zé)任。

內(nèi)容概要

本書全面闡述以運算放大器和模擬集成電路為主要器件構(gòu)成的電路原理、設(shè)計方法和實際應(yīng)用。電路設(shè)計以實際器件為背景，對實現(xiàn)中的許多實際問題尤為關(guān)注。全書共分13章，包含三大部分。第一部分（第1-4章），以運算放大器作為理想器件介紹基本原理和應(yīng)用，包括運算廣大器基礎(chǔ)、具有電阻反饋的電路和有源濾波器等。第二部分（第5-8章）涉及運算放大器的諸多實際問題，如靜態(tài)和動態(tài)限制、噪聲及穩(wěn)定性問題。第三部分（第9-13章）著重介紹面向各種應(yīng)用的電路設(shè)計方法，包括非線性電路、信號發(fā)生器、電壓基準和穩(wěn)壓電源、D-A和A-D轉(zhuǎn)換器以及非線性放大器和鎖相環(huán)等。    本書可用作通信類、控制類、遙測遙控、儀器儀表等相關(guān)專業(yè)本科高年級及研究生有關(guān)課程的教材或主要參考書，對從事實際工作的電子工程師們也有很大參考價值。

作者簡介

SERGIO FRANCO（賽爾吉歐·佛朗歌）現(xiàn)為美國舊金山州立大學(xué)（San Francisco State University）電氣工程教授。他生于意大利的弗里矣雷（Friuli），獲伊利諾伊大學(xué)（University of Illinois at Urbana-Champaign）博士學(xué)位。在就任現(xiàn)職之前，F(xiàn)ranco博士已有過很廣泛的工作方面的經(jīng)歷，在諸如固態(tài)物理學(xué)、模式識別、電子音樂、集成電路（IC）設(shè)計、醫(yī)學(xué)電子、日用電子和汽車電子等領(lǐng)域工作過，發(fā)表論文頗豐，F(xiàn)ranco博士還是Electric Ciruit Fundamentals（Oxford University Press，1995）這本教科書的作者。除了從事教學(xué)工作外，他還在工業(yè)界從事咨詢顧問工作。

書籍目錄

第三次重印說明譯者前言前言第1章  運算放大器基礎(chǔ)  1.1  放大器基礎(chǔ)  1.2  運算放大器  1.3  基本運算放大器結(jié)構(gòu)  1.4  理想運算放大器電路分析  1.5  負反饋  1.6  運算放大器電路中的反饋  1.7  環(huán)路增益  1.8  運算放大器的供電  習(xí)題  參考文獻  附錄1A  標準電阻值第2章  電阻性反饋電路  2.1  電流-電壓轉(zhuǎn)換器  2.2  電壓-電流轉(zhuǎn)換器  2.3  電流放大器  2.4  差分放大器  2.5  儀器儀表放大器  2.6  儀器儀表應(yīng)用  2.7  傳感器橋式放大器  習(xí)題  參考文獻第3章   有源濾波器（I）  3.1  傳遞函數(shù)  3.2  一階有源濾波器  3.3  音頻濾波器應(yīng)用  3.4  標準二階響應(yīng)  3.5  KRC濾波器  3.6  多重反饋濾波器  3.7  狀態(tài)變量和又二階濾波器  3.8  靈敏度  習(xí)題  參考文獻第4章  有源濾波器（II）  4.1  濾波器近似  4.2  級聯(lián)設(shè)計  4.3  通用陰抗轉(zhuǎn)換器  4.4  直接設(shè)計  4.5  開關(guān)電容  4.6  開關(guān)電容濾波器  4.7  能用SC濾波器  習(xí)題  參考文獻第5章  靜態(tài)Op Amp的限制  5.1  簡化Op Amp電路圖  5.2  輸入偏置電流和輸入失調(diào)電流  5.3  低輸入偏置電流Op Amp  5.4  輸入失調(diào)電壓  5.5  低輸入失調(diào)電壓Op Amp  5.6  輸入失調(diào)誤差補償  5.7  最大額定值  習(xí)題  參考文獻  附錄5A  μA741 Op Amp數(shù)據(jù)清單第6章  動態(tài)Op Amp的限制  6.1  開環(huán)響應(yīng)  6.2  閉環(huán)響應(yīng)  6.3  輸入和輸入出阻抗  6.4  暫態(tài)響應(yīng)  6.5  有限增益帶寬乘操作（GBP）對積分器電路的影響  6.6  有限GBP對濾波器的影響  6.7  電流反饋放大器  習(xí)題  參考文獻第7章  噪聲  7.1  噪聲特性  7.2  噪聲動態(tài)特性  7.3  噪聲源  7.4  Op Amp噪聲  7.5  光電二極管放大器噪聲  7.6  低噪聲Op Amp  習(xí)題  參考文獻第8章  穩(wěn)定性  8.1  穩(wěn)定性問題  8.2  常數(shù)GBP Op Amp電路和穩(wěn)定性  8.3  內(nèi)部頻率補償  8.4  外部頻率補償  8.5  電流反饋放大器的穩(wěn)定性  8.6  復(fù)合放大器  習(xí)題  參考文獻第9章  非線性電路  9.1  電壓比較器  9.2  比較器應(yīng)用  9.3  施密特觸發(fā)器  9.4  精密整流器  9.5  模擬開發(fā)  9.6  峰值檢測器  9.7  采樣保持放大器  習(xí)題  參考文獻第10章 信號發(fā)生器  10.1  正弦波發(fā)生器  10.2  多諧振蕩器  10.3  單片定時器  10.4  三角波發(fā)生器  10.5  鋸齒波發(fā)生器  10.6  單片波形發(fā)生器  10.7  V-F和F-V轉(zhuǎn)換器  習(xí)題  參考文獻第11章  電壓基準與穩(wěn)壓電源  11.1  性能要求  11.2  電壓基準  11.3  電壓基準應(yīng)用  11.4  線性穩(wěn)壓電源  11.5  線性穩(wěn)壓電源應(yīng)用  11.6  開關(guān)穩(wěn)壓電源  11.7  單片開關(guān)穩(wěn)壓電源  習(xí)題  參考文獻第12章  D-A和A-D轉(zhuǎn)換器  12.1  性能要求  12.2  D-A轉(zhuǎn)換技術(shù)  12.3  倍乘式DAC應(yīng)用  12.4  A-D轉(zhuǎn)換技術(shù)  12.5  過采樣轉(zhuǎn)換器  習(xí)題  參考文獻第13章  非線性放大器和鎖相環(huán)  13.1  對數(shù)/反對數(shù)放大器  13.2  模擬乘法器  13.3  運算跨導(dǎo)放大器  13.4  鎖相環(huán)  13.5  單片鎖相環(huán)  習(xí)題參考文獻

章節(jié)摘錄

　　第1章　運算放大器基礎(chǔ)　　術(shù)語運算放大器（operational amplifier），或簡稱為op amp，是在1947年由John R．Ra9—azzini命名的，用于代表一種特殊類型的放大器，經(jīng)由恰當選取的外部元件，它能夠構(gòu)成各種運算，如放大、加、減、微分和積分。運算放大器的首次應(yīng)用是在模擬計算機中。實現(xiàn)數(shù)學(xué)運算的能力是將高增益與負反饋結(jié)合起來的結(jié)果?！　≡缙诘倪\算放大器是用真空管實現(xiàn)，因此笨重，耗電大并很昂貴。運算放大器第一次顯著小型化是由于雙極性結(jié)型晶體管（BJT）的出現(xiàn)，這導(dǎo)致了用分立BJT實現(xiàn)運算放大器模式的整個一代。然而，真正的突破出現(xiàn)在集成電路（IC）運算放大器的開發(fā)，它的元件是以單片的形式制造在只有針尖頭那么大的硅芯片上。第一個這樣的器件在20世紀60年代初由神童半導(dǎo)體公司（Fairchild Semiconductor Corporation）的Robert J．Widlar研制出。在1968年，F(xiàn)air—child推出了運算放大器從而成為工業(yè)標準，這就是普遍流行的A741。

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