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本書包括了電子和模擬電路工程師所必須掌握的最基本的分析技術(shù)和概念；從最底層的電路理論（拉普拉斯變換、傳遞函數(shù)、頻率響應(yīng)、伯德圖和時(shí)域響應(yīng)等）出發(fā)，然后介紹運(yùn)算放大器的電路和參數(shù)（擺速的計(jì)算、失調(diào)的組成等），并提升至頂層的電路技術(shù)（帶隙基準(zhǔn)源和全差分運(yùn)放的頻域分析等）。此外，書中結(jié)合了實(shí)際工程中的案例，對部分基本原理進(jìn)行了講解。本書面向的是通信電子類工程師、大學(xué)教師以及在校研究生。

張寧波，博士，北京郵電大學(xué)副教授，碩士生導(dǎo)師，目前從事模擬電路、數(shù)字系統(tǒng)設(shè)計(jì)、數(shù)字信號(hào)處理、人工智能物聯(lián)網(wǎng)等方面的研究和教學(xué)工作，發(fā)表SCI、EI論文50多篇，獲得授權(quán)發(fā)明專利10余項(xiàng)。

模擬電路原理與設(shè)計(jì)
目錄
目錄

第1章電路理論1
1.1電路定理1
1.1.1基爾霍夫電流和電壓定律1
1.1.2疊加定理1
1.1.3戴維南定理與諾頓定理2
1.1.4電流源、電壓源和受控源3
1.1.5符號(hào)使用規(guī)則4
1.2從復(fù)指數(shù)信號(hào)到傅里葉變換5
1.2.1復(fù)指數(shù)信號(hào)與頻率譜5
1.2.2傅里葉變換7
1.3拉普拉斯變換8
1.3.1從傅里葉變換到拉普拉斯變換8
1.3.2電容和電感阻抗的拉普拉斯變換9
1.4傳遞函數(shù)10
1.4.1串聯(lián)電容電路10
1.4.2并聯(lián)電容電路11
1.5零點(diǎn)與極點(diǎn)11
1.6頻率響應(yīng)11
1.6.1圖解法12
1.6.2解析法13
1.7伯德圖14
1.7.1串聯(lián)電容電路的伯德圖14
1.7.2并聯(lián)電容電路的伯德圖15
1.7.3放大器的頻率響應(yīng)16
1.8時(shí)間響應(yīng)17
1.8.1一階電路17
1.8.2二階電路18
1.9小結(jié)18
練習(xí)題19
第2章半導(dǎo)體二極管與雙極型晶體管21
2.1半導(dǎo)體二極管21
2.1.1直流特性21
2.1.2PN結(jié)的性質(zhì)22
2.1.3大信號(hào)模型25
2.1.4小信號(hào)模型26
2.2雙極型晶體管27
2.2.1物理結(jié)構(gòu)與電路符號(hào)27
2.2.2工作原理28
2.2.3大信號(hào)特性29
2.2.4小信號(hào)參數(shù)與模型30
2.3小結(jié)32
練習(xí)題32
第3章MOS晶體管34
3.1物理結(jié)構(gòu)與工作原理34
3.1.1NMOS管的結(jié)構(gòu)34
3.1.2溝道的生成35
3.1.3三個(gè)工作區(qū)36
3.1.4導(dǎo)出iDvDS關(guān)系式37
3.1.5NMOS管的電路符號(hào)39
3.2大信號(hào)特性40
3.2.1傳遞特性曲線40
3.2.2輸出特性曲線41
3.2.3亞閾值區(qū)42
3.2.4PMOS管的電特性43
3.3小信號(hào)參數(shù)與模型44
3.3.1計(jì)算跨導(dǎo)44
3.3.2小信號(hào)模型46
3.3.3體效應(yīng)47
3.4三種MOS基本放大器48
3.4.1共源放大器(CS)48
3.4.2共柵放大器(CG)48
3.4.3共漏放大器(CD)50
3.5MOS管的高頻特性51
3.5.1柵極與溝道之間的電容51
3.5.2柵極與源漏區(qū)之間的重疊電容52
3.5.3結(jié)電容52
3.5.4高頻模型52
3.6基本放大器的高頻特性53
3.6.1MOS管的Miller效應(yīng)53
3.6.2共源放大器54
3.6.3共柵放大器54
3.6.4源極跟隨器56
3.7小結(jié)57
練習(xí)題57
第4章理想運(yùn)算放大器60
4.1什么是理想運(yùn)算放大器60
4.2反相放大器61
4.2.1反相放大器分析61
4.2.2反相放大器用作加法器63
4.3同相放大器63
4.3.1同相放大器分析63
4.3.2電壓跟隨器64
4.4運(yùn)放的基本應(yīng)用65
4.4.1電流電壓轉(zhuǎn)換器65
4.4.2電壓電流轉(zhuǎn)換器66
4.4.3差值放大器67
4.4.4測量放大器68
4.4.5阻抗元件反相放大器70
4.4.6反相積分器71
4.4.7精密半波整流器73
4.5運(yùn)放電路的設(shè)計(jì)74
4.5.1基準(zhǔn)電壓源設(shè)計(jì)74
4.5.2橋式電路設(shè)計(jì)75
4.6小結(jié)76
練習(xí)題76
第5章運(yùn)算放大器的參數(shù)78
5.1輸入?yún)?shù)78
5.1.1輸入電阻ri78
5.1.2輸入電容Ci79
5.1.3輸入失調(diào)電壓VOS79
5.1.4輸入共模電壓范圍VICR79
5.2輸出參數(shù)80
5.3傳遞參數(shù)80
5.3.1差分電壓增益Ad80
5.3.2帶寬BW80
5.3.3單位增益帶寬f181
5.3.4增益帶寬積GBW81
5.3.5共模抑制比CMRR81
5.3.6電源抑制比PSRR81
5.3.7擺速SR82
5.3.8總諧波失真THD83
5.3.9穩(wěn)定時(shí)間ts84
5.3.10相位裕度Φm和幅值裕度Am84
5.4閉環(huán)放大器的低頻增益85
5.4.1實(shí)際反相放大器的低頻增益85
5.4.2實(shí)際同相放大器的低頻增益86
5.5閉環(huán)放大器的頻率響應(yīng)86
5.5.1實(shí)際運(yùn)放的開環(huán)頻率特性86
5.5.2實(shí)際的閉環(huán)頻率特性87
5.6擺速與帶寬88
5.6.1上升擺速SR+的計(jì)算88
5.6.2下降擺速SR-的計(jì)算89
5.6.3反饋使運(yùn)放回到線性狀態(tài)90
5.6.4帶寬90
5.6.5擺速與帶寬的關(guān)系91
5.7失調(diào)電壓91
5.7.1差分級(jí)輸入管引起的失調(diào)電壓91
5.7.2差分級(jí)負(fù)載電阻引起的失調(diào)電壓93
5.7.3失調(diào)電壓的漂移94
5.8小結(jié)94
練習(xí)題94
第6章反饋96
6.1基本反饋理論96
6.2負(fù)反饋的優(yōu)點(diǎn)97
6.2.1降低增益敏感度和非線性失真97
6.2.2擴(kuò)展帶寬98
6.2.3抑制噪聲98
6.3四種反饋結(jié)構(gòu)99
6.3.1理想情況下的參數(shù)計(jì)算100
6.3.2實(shí)際電路的參數(shù)計(jì)算103
6.4穩(wěn)定性與環(huán)路增益105
6.4.1穩(wěn)定性問題106
6.4.2如何確定環(huán)路增益106
6.5放大器的伯德圖107
6.5.1兩極點(diǎn)放大器107
6.5.2三極點(diǎn)放大器108
6.5.3反饋放大器的環(huán)路增益108
6.6穩(wěn)定性判據(jù)109
6.6.1奈奎斯特判據(jù)109
6.6.2用伯德圖判別穩(wěn)定性111
6.6.3相位裕度和幅值裕度112
6.7小結(jié)113
練習(xí)題113
第7章頻率補(bǔ)償115
7.1主極點(diǎn)補(bǔ)償115
7.1.1利用負(fù)載電容的主極點(diǎn)補(bǔ)償115
7.1.2利用Miller電容的主極點(diǎn)補(bǔ)償118
7.2幅值補(bǔ)償123
7.3超前補(bǔ)償124
7.4同相與反相放大器的環(huán)路增益125
7.5小結(jié)126
練習(xí)題127
第8章濾波器128
8.1濾波器的性能指標(biāo)128
8.2濾波器的傳遞函數(shù)129
8.2.1巴特沃斯濾波器129
8.2.2切比雪夫?yàn)V波器131
8.3關(guān)于濾波器系數(shù)表133
8.4有源低通濾波器設(shè)計(jì)134
8.4.1一階低通濾波器134
8.4.2二階低通濾波器135
8.4.3高階低通濾波器136
8.5有源高通濾波器設(shè)計(jì)137
8.6有源帶通和帶阻濾波器設(shè)計(jì)138
8.7開關(guān)電容濾波器138
8.7.1基本原理139
8.7.2開關(guān)電容濾波器舉例140
8.7.3實(shí)際的開關(guān)電容電路141
8.7.4非重疊兩相時(shí)鐘發(fā)生電路142
8.8開關(guān)電容電路142
8.8.1開關(guān)電容放大器143
8.8.2放大器的精度143
8.8.3放大器的速度144
8.8.4開關(guān)電容電路小結(jié)145
8.9小結(jié)145
練習(xí)題145
第9章振蕩器147
9.1基本原理147
9.1.1振蕩的條件147
9.1.2相移與頻率穩(wěn)定性148
9.1.3振蕩器的增益149
9.1.4運(yùn)放對振蕩器的影響149
9.2橋式振蕩器150
9.3相移振蕩器151
9.3.1單級(jí)相移振蕩器152
9.3.2多級(jí)相移振蕩器152
9.4高頻振蕩器153
9.4.1考畢茲振蕩器153
9.4.2晶體振蕩器154
練習(xí)題155
第10章電流鏡156
10.1MOS兩管電流鏡156
10.2局部反饋電流鏡158
10.3cascode電流鏡159
10.4Wilson電流鏡161
10.5有源負(fù)載放大器163
10.5.1雙極有源負(fù)載放大器163
10.5.2MOS有源負(fù)載放大器166
10.6小結(jié)168
練習(xí)題169
第11章基準(zhǔn)源170
11.1MOS Widlar小電流基準(zhǔn)源170
11.2電流源的電源敏感度172
11.2.1利用基射壓降的基準(zhǔn)電流源172
11.2.2利用閾值電壓的基準(zhǔn)電流源173
11.3CMOS自偏置電流源174
11.4電流源的溫度敏感度176
11.5帶隙基準(zhǔn)電壓源177
11.5.1基本原理177
11.5.2雙極帶隙基準(zhǔn)源電路180
11.5.3CMOS帶隙基準(zhǔn)源電路181
11.6小結(jié)183
練習(xí)題184
第12章CMOS集成運(yùn)算放大器185
12.1MOS差分級(jí)185
12.1.1電阻負(fù)載MOS差分級(jí)185
12.1.2電流鏡負(fù)載CMOS差分級(jí)187
12.2CMOS運(yùn)算放大器189
12.2.1低頻電壓增益189
12.2.2共模輸入電壓范圍190
12.2.3共模抑制比191
12.2.4輸入失調(diào)電壓192
12.2.5輸入級(jí)的PMOS與NMOS194
12.2.6過驅(qū)電壓與溝道長度194
12.3CMOS cascode運(yùn)算放大器195
12.3.1基本cascode運(yùn)放電路195
12.3.2cascode結(jié)構(gòu)的小信號(hào)參數(shù)196
12.4CMOS望遠(yuǎn)鏡式cascode運(yùn)算放大器198
12.5寬擺幅cascode電流鏡199
12.6CMOS折疊式cascode運(yùn)算放大器201
12.7CMOS cascode結(jié)構(gòu)的頻率特性202
12.8小結(jié)204
練習(xí)題204
第13章全差分運(yùn)算放大器206
13.1全差分運(yùn)放與單邊輸出運(yùn)放206
13.2全差分運(yùn)放的優(yōu)點(diǎn)207
13.3全差分運(yùn)放的使用208
13.3.1單邊信號(hào)向差分信號(hào)的轉(zhuǎn)換208
13.3.2輸入共模控制端的連接210
13.4小信號(hào)模型210
13.5共模反饋原理212
13.5.1簡單全差分運(yùn)放212
13.5.2共模反饋的實(shí)現(xiàn)214
13.5.3輸入共模信號(hào)與共模控制信號(hào)215
13.5.4差分輸入信號(hào)與共模反饋回路216
13.5.5共模反饋回路的帶寬217
13.6共模反饋網(wǎng)絡(luò)217
13.7實(shí)際的全差分運(yùn)放電路219
13.7.1望遠(yuǎn)鏡式cascode全差分運(yùn)放220
13.7.2折疊式cascode全差分運(yùn)放221
13.8小結(jié)221
練習(xí)題222
部分練習(xí)題答案223
參考文獻(xiàn)226
索引228