前言在近十多年中，由于數(shù)字電子技術(shù)的飛速發(fā)展，有很多關(guān)于幾乎不再需要模擬電路的預(yù)言。在遠(yuǎn)沒有證實(shí)這種預(yù)言是否正確之前，這一論點(diǎn)已經(jīng)挑起了相反的辯駁，可以概括為：“倘若你無法用數(shù)字的方法來實(shí)現(xiàn)設(shè)計(jì)的話，就可以用模擬的方式來完成。”更為甚者，一般都有這樣一種誤解，比起數(shù)字設(shè)計(jì)這種系統(tǒng)化的技術(shù)而言，似乎模擬設(shè)計(jì)是一種更為玄乎和捉摸不定的藝術(shù)。對(duì)于受困惑的學(xué)生來說如何來理解這一爭論？繼續(xù)選修某些模擬電子學(xué)方面的課程是否值得？抑或最好還是僅僅將精力集中在數(shù)字電路方面？毋庸置疑，傳統(tǒng)上隸屬于模擬電子學(xué)領(lǐng)域的許多功能，今天都用數(shù)字形式實(shí)現(xiàn)了。其中最為常見的例子就是數(shù)字音響。在這個(gè)應(yīng)用中，由拾音器和其他的聲音傳感器產(chǎn)生的模擬信號(hào)被一些放大器和濾波器進(jìn)行適當(dāng)?shù)恼{(diào)整，然后轉(zhuǎn)換為數(shù)字形式做進(jìn)一步處理，如混合、編輯和產(chǎn)生某些特殊效果，以及更多的是為了進(jìn)行傳輸、存儲(chǔ)和提取等瑣碎卻同樣重要的工作。最后，數(shù)字信號(hào)被轉(zhuǎn)換回模擬信號(hào)并經(jīng)由揚(yáng)聲器播放出來。之所以想用數(shù)字方法實(shí)現(xiàn)盡可能多的功能的主要理由之一是數(shù)字電路的高可靠性和高靈活性。然而，物理世界本來就是模擬的。這表明，總是需要模擬電路去適應(yīng)這些物理信號(hào)，像與傳感器相連的電路，以及把模擬信息轉(zhuǎn)換為數(shù)字信息，再從數(shù)字轉(zhuǎn)換到模擬以供物理世界進(jìn)一步處理的模擬電路。再者，考慮到速度和功率的因素，采用模擬前端電路更具優(yōu)勢(shì)。新的應(yīng)用領(lǐng)域不斷出現(xiàn)，無線通信就是一個(gè)很好的例子。
的確如此，當(dāng)今的許多應(yīng)用是由混合模式的集成電路（混合模式IC）和系統(tǒng)組成的，它們依賴模擬電路來與物理世界對(duì)接，而數(shù)字電路則用作處理和控制。即便這個(gè)模擬電路或許僅占這塊芯片面積的一小部分，但它往往卻是設(shè)計(jì)中極具挑戰(zhàn)性的部分，并且在整個(gè)系統(tǒng)的性能上起著關(guān)鍵作用。在這一方面，通常所謂的模擬設(shè)計(jì)師就要用明確的數(shù)字工藝為實(shí)現(xiàn)模擬功能的任務(wù)構(gòu)思出獨(dú)創(chuàng)性的解決方案；濾波中的開關(guān)電容技術(shù)和數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換中的∑-D技術(shù)就是大家所熟知的例子。出于以上原因，企業(yè)對(duì)有能力的模擬設(shè)計(jì)師的需求仍然很強(qiáng)盛。即使是純數(shù)字電路，當(dāng)將它們推向運(yùn)算極限時(shí)，它們還是要呈現(xiàn)模擬的行為特性。因此，對(duì)模擬電路設(shè)計(jì)原理和技術(shù)的牢固掌握在任何IC（無論是數(shù)字或是純模擬的IC）設(shè)計(jì)中都是一筆寶貴的財(cái)富。
關(guān)于本書本書的目的是利用實(shí)際的元器件和應(yīng)用說明一般的模擬原理和設(shè)計(jì)方法學(xué)。本書旨在作為本科生和研究生模擬集成電路（模擬IC）設(shè)計(jì)和應(yīng)用方面的教科書，以及為工程師們提供實(shí)際參考。讀者在電子學(xué)方面應(yīng)具有初步基礎(chǔ)，熟悉頻域分析方法，并會(huì)使用PSpice。盡管本書包括的內(nèi)容足夠作為兩個(gè)學(xué)期的課程，但是經(jīng)適當(dāng)挑選之后也能作為一個(gè)學(xué)期的基礎(chǔ)課程。由于本書及其每一章一般都是按從簡到繁、先易后難的順序編寫的，所以挑選過程是極易完成的。
在舊金山州立大學(xué)（San Francisco State University），這本書可作為兩個(gè)一學(xué)期課程的系列課對(duì)待：一個(gè)是本科高年級(jí)，另一個(gè)是在研究生層次上。在本科高年級(jí)的課程中，可選第1～3章、第5章和第6章，以及第9章和第10章的大部分；在研究生的課程中，可選擇全部。作為本科高年級(jí)的課程，它是與模擬IC制造和設(shè)計(jì)課程并行的。為了更有效地使用模擬IC，用戶略知一點(diǎn)它們內(nèi)部的工作原理（即便至少是定性的）是很重要的。為了滿足這種需要，本書在一種設(shè)計(jì)決策上給出了工藝和電路因素的直觀說明。
第4版新增內(nèi)容新版的主要特點(diǎn)是：①介紹了一個(gè)全新版本的負(fù)反饋，②增加了運(yùn)算放大器動(dòng)態(tài)和頻率概念的介紹，③擴(kuò)展了開關(guān)調(diào)節(jié)器相關(guān)內(nèi)容的覆蓋范圍，④對(duì)三極管和CMOS技術(shù)進(jìn)行更平衡的介紹，⑤增加了使用PSpice的內(nèi)容，以及⑥重新設(shè)計(jì)了例題和25%的章末習(xí)題，體現(xiàn)了版本更新。
此前版本對(duì)負(fù)反饋的闡述是從運(yùn)算放大器使用者的特殊視角出發(fā)，而第4版提供了更為寬廣的視角，這在其他諸如開關(guān)調(diào)節(jié)器和鎖相環(huán)的領(lǐng)域上是有用的。新版本提供了雙端口分析（two-port analysis）和反饋比分析（return-ratio analysis），在強(qiáng)調(diào)相似性的同時(shí)也強(qiáng)調(diào)區(qū)別，嘗試消除這兩者之間的混淆（為了保證區(qū)分，環(huán)路增益和反饋系數(shù)在雙端口分析中使用L和b，而在反饋比分析中使用T和β）。
當(dāng)然，新版本負(fù)反饋包含對(duì)運(yùn)算放大器動(dòng)態(tài)和頻率補(bǔ)償?shù)臄U(kuò)展重寫。在這里，第4版采用了由R.D.Middlebrook為環(huán)路測量提出的電壓/電流注入技術(shù)。
考慮到當(dāng)今模擬電子技術(shù)中便攜設(shè)備電源管理的重要性，第4版擴(kuò)展了對(duì)開關(guān)調(diào)節(jié)器的覆蓋。對(duì)電流控制和斜坡補(bǔ)償，以及諸如右半平面零點(diǎn)和誤差放大器設(shè)計(jì)等穩(wěn)定性問題也給予了更多的關(guān)注。
本書采用了大量的SPICE仿真（使用電路圖代替了早先版本中的網(wǎng)表），以便驗(yàn)證對(duì)手工計(jì)算來說計(jì)算和研究太過復(fù)雜的高階效應(yīng)。SPICE當(dāng)今有多種可用的版本，所以，相對(duì)于指定某一特定的版本，對(duì)于本版選定的示例，學(xué)生能夠在選定的SPICE版本上快速重繪。
在之前的版本中，正文的內(nèi)容通過仔細(xì)設(shè)置例題和章尾的習(xí)題得到強(qiáng)化，通過這些來強(qiáng)調(diào)工程師在日常工作中所需的直覺、物理洞察力和解決問題的方法學(xué)。
為了用一種超脫于最新工藝趨勢(shì)的方式來寫一般性和最基本的原理，第4版精選了已確立并廣泛形成文件的元器件和工藝作為載體來闡明這樣的原理。然而，只要有必要，還是要讓讀者了解一些更為現(xiàn)代的替代方案，鼓勵(lì)讀者自行上網(wǎng)查找這些方案。
本書內(nèi)容此處介紹的是英文版原書的內(nèi)容安排，本中文精編版的內(nèi)容安排與此有不同，具體編排見正文內(nèi)容�！庉嬜”M管沒有明確指出，本書實(shí)際上是由三個(gè)部分組成的。第一部分（第1~4章）基于將運(yùn)算放大器作為一種理想器件來介紹其基本概念和應(yīng)用。我們覺得在學(xué)生著手處理并評(píng)價(jià)實(shí)際器件限制以前，需要對(duì)理想（或接近理想）運(yùn)算放大器的學(xué)習(xí)樹立足夠的自信。各種運(yùn)算放大器的限制是第二部分（第5~8章）的主要內(nèi)容，在這一版中，這方面的內(nèi)容要比此前的版本更為系統(tǒng)和詳細(xì)。最后，第三部分（第9~13章）基于前兩部分介紹的基礎(chǔ)，致力于講解面向設(shè)計(jì)的各種應(yīng)用。下面是各章內(nèi)容的簡要描述。
第1章復(fù)習(xí)基本放大器概念，包括負(fù)反饋概念。重點(diǎn)內(nèi)容放在環(huán)路增益作為電路性能的一種度量標(biāo)準(zhǔn)上。環(huán)路增益的概念通過雙端口分析和反饋比分析來進(jìn)行闡述，本章還講解了這兩種方法之間的相似和不同，向?qū)W生介紹簡化的PSpice模型，這一模型將隨著本書的進(jìn)程逐漸復(fù)雜和精確。如果教師發(fā)現(xiàn)本書對(duì)環(huán)路增益的介紹過早，可以跳過這一章，而在稍后某個(gè)更為合適的時(shí)機(jī)再重新回到這一論題上來。由于各節(jié)和各章都盡量獨(dú)立編排，所以這類內(nèi)容易于重新組織。另外，章末的習(xí)題也是按節(jié)組成的。
第2章介紹各種儀器儀表和傳感放大器，以及I-V、V-I和I-I轉(zhuǎn)換器。這一章將重點(diǎn)放在各種反饋拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)和環(huán)路增益T的作用上。
第3章包含一階濾波器、音頻濾波器和常用的二階濾波器，像KRC、多重反饋、狀態(tài)變量和雙二階拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)等二階濾波器。本章重點(diǎn)是復(fù)平面系統(tǒng)的概念，并以濾波器靈敏度的討論結(jié)束。（本中文版未收錄）想深入了解濾波器的讀者會(huì)發(fā)現(xiàn)第4章（本中文版未收錄）是有用的。這一章包括用級(jí)聯(lián)和直接的方法討論高階濾波器的綜合。另外，這些方法既是針對(duì)有源RC濾波器，又是針對(duì)開關(guān)電容（SC）濾波器的情況提出的。
第5章聚焦于由輸入端引起的運(yùn)算放大器誤差，諸如VOS、IB、IOS、CMRR、PSRR和漂移，并與它們的極限情況一起討論。本章也向?qū)W生介紹技術(shù)指標(biāo)和性能參數(shù)的說明、PSpice的宏模型，以及不同的工藝和拓?fù)�。（本中文版�?章）第6章著重討論頻域和時(shí)域中的動(dòng)態(tài)極限，并研究它們對(duì)電阻性電路和基于理想運(yùn)算放大器模型的濾波器的影響。詳細(xì)地對(duì)電壓反饋和電流反饋進(jìn)行比較，并廣泛應(yīng)用PSpice對(duì)有代表性的電路在頻率響應(yīng)和暫態(tài)響應(yīng)上做可視化展示。在已經(jīng)掌握了理想或接近理想運(yùn)算放大器的前4章內(nèi)容之后，學(xué)生就可更加好地理解和評(píng)價(jià)由實(shí)際器件的限制造成的結(jié)果。（本中文版第4章）將第5、6章介紹的原理結(jié)合起來，自然而然地就引入了第7章（本中文版第5章）有關(guān)交流噪聲的內(nèi)容。噪聲計(jì)算和估計(jì)代表著另一個(gè)領(lǐng)域，其中PSpice是一種非常有用的工具。
第二部分以第8章（本中文版第6章）的穩(wěn)定性專題結(jié)束。通過負(fù)反饋來增強(qiáng)收斂性需要考慮額外頻率補(bǔ)償，也包含對(duì)運(yùn)算放大器內(nèi)部和外部的考慮。第4版采用了由R.D.Middlebrook為測量環(huán)路而提出的電壓/電流注入技術(shù)。同樣，PSpice用來觀察已給出的不同頻率補(bǔ)償技術(shù)的效果。
從第9章開始的第三部分涉及非線性應(yīng)用。這里，非線性特性要么源自沒有反饋（電壓比較器），要么是存在反饋但屬于正反饋類型（施密特觸發(fā)器），或有負(fù)反饋但是應(yīng)用了像二極管和開關(guān)（精密整流器、峰值檢波器、跟蹤保持放大器）這樣一類非線性元件。（本中文版第7章）第10章包含各種信號(hào)發(fā)生器，其中有文氏橋和正交振蕩器、多諧振蕩器、定時(shí)器、函數(shù)發(fā)生器，以及V-F和F-V轉(zhuǎn)換器。（本中文版第8章）第11章專注于調(diào)節(jié)器。由電壓基準(zhǔn)開始，從線性電壓調(diào)節(jié)器介紹到開關(guān)調(diào)節(jié)器。本章重點(diǎn)關(guān)注的問題包括電流控制和斜坡補(bǔ)償，以及誤差放大器設(shè)計(jì)的穩(wěn)定性問題和boost變換器中右半平面零點(diǎn)的影響問題。（本中文版第9章）第12章處理數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換。用系統(tǒng)的方式處理數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換器的技術(shù)要求，并給出多種DAC的應(yīng)用。本章以過采樣轉(zhuǎn)換原理和轉(zhuǎn)換器作為結(jié)束。關(guān)于這一專題也有大量相關(guān)專著，所以這一章僅是讓學(xué)生了解最基本的知識(shí)。（本中文版未收錄）第13章用各種非線性電路作為結(jié)束，其中有對(duì)數(shù)/反對(duì)數(shù)放大器、模擬乘法器，以及用一種簡要接觸gm-C濾波器的方式構(gòu)成的運(yùn)算跨導(dǎo)放大器。這一章最后介紹鎖相環(huán)。另外，這一章還將前面各章所涉及的重要內(nèi)容組合在一起介紹。（本中文版未收錄）網(wǎng)站本書的配套網(wǎng)站是http://www.mhhe.com/franco，其上有各種供教師和學(xué)生使用的資源。教師資源包含習(xí)題解答、一組PowerPoint課件和指向勘誤表的鏈接。
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