实用模拟电路设计

第1章引言

1.1模拟设计仍然必不可少

1.2模拟集成电路技术早期发展历史

1.3数字实现与模拟实现比较

1.4模拟电路设计者有挑战也有乐趣

1.5命名规则说明

1.6内容说明

1.7参考文献

1.8美国专利

第2章信号处理基础知识回顾

2.1拉普拉斯变换、传递函数和零极点图

2.2一阶系统响应

2.2.1一阶系统的低频和高频响应估计

2.2.2一阶系统的短时阶跃响应

2.2.3一阶系统附加额外高频极点

2.3二阶系统

2.3.1弹簧振子系统

2.3.2一个二阶电路系统

2.3.3品质因数Q

2.3.4二阶系统的瞬态响应

2.3.5二阶电路系统附加额外的高频极点

2.3.6实轴极点分布间隔较大的二阶系统

2.3.7从传递函数的分母求解极点的大致位置

2.4谐振电路

2.5使用能量法分析无阻尼谐振电路

2.6传递函数、零极点图以及伯德图

2.7级联系统的上升时间

2.8本章习题

2.9参考文献

第3章二极管物理学、理想(及非理想)二极管

3.1绝缘体、良导体和半导体内的电流

3.2电子和空穴

3.3漂移、扩散、复合和产生

3.3.1漂移

3.3.2扩散

3.3.3产生和复合

3.3.4半导体内的总电流

3.4半导体的掺杂效应

3.4.1施主(donor)掺杂材料

3.4.2受主(acceptor)掺杂材料

3.5热平衡状态的PN结

3.6施加正向偏置电压的PN结

3.7反向偏置二极管

3.8理想二极管方程

3.9二极管内的电荷存储

3.10正向偏置二极管内的电荷存储

3.11双极性二极管的反向恢复

3.12反向击穿

3.13二极管数据手册

3.14肖特基二极管

3.15本章习题

3.16参考文献

第4章双极性晶体管模型

4.1历史点滴

4.2基本NPN型晶体管

4.3处于不同工作区的晶体管模型

4.4双极性晶体管的低频增长模型

4.5双极性晶体管的高频增长模型

4.6阅读晶体管数据手册

4.6.1大信号参数(βF、VcE.SAT)

4.6.2小信号参数(hfe、Cu、Cπ和rx)

4.7“混合冗”模型的限制

4.8本章习题

4.9参考文献

第5章基本双极性晶体管放大器及其偏置设置

5.1晶体管偏置设置

5.2某些晶体管放大器

5.2.1共射极放大器

5.2.2射极跟随器的增益、输入电阻和低频输出电阻

5.2.3差分放大器

5.3本章习题

5.4参考文献

第6章开路时间常数方法与带宽估计技术

6.1时间常数介绍

6.2晶体管放大器实例

6.3本章习题

6.4参考文献

第7章晶体管放大器高级技术

7.1复杂电路开路时间常数计算

7.2射随器缓冲电路的高频输出和输入电阻

7.3自举电路

7.4短路时间常数

7.5极点分裂技术

7.6本章习题

7.7参考文献

第8章高增益双极性放大器和BJT电流镜

8.1增大混合冗模型的需求

8.2基区宽度调制

8.3从晶体管数据手册查阅晶体管参数

8.4驱动电流源负载的共射极放大器

8.5搭建电路模块

8.5.1双极性电流源的增长输出电阻

8.5.2射随器的增长输入电阻

8.5.3电流镜

8.5.4发射极退化的基本电流镜

8.5.5“β助推器”电流镜

8.5.6Wilson电流镜

8.5.7共射共基放大器电流镜

8.5.8Widlar电流镜

8.6本章习题

8.7参考文献

第9章MOSFET器件与基本MOS放大器简介

9.1场效应晶体管早期历史

9.2基本MOS器件的定性讨论

9.3MOS器件的V/I曲线

9.4MOS器件的低频小信号模型

9.5MOS器件的高频小信号模型

9.6基本MOS放大器

9.6.1源极跟随器

9.6.2共源极放大器

9.6.3共栅极放大器

9.6.4MOS电流镜

9.7本章习题

9.8参考文献

第10章双极性晶体管开关与电荷控制模型

10.1概述

10.2开关模型的推导过程

10.3反向放大区

10.4饱和

10.5结电容

10.6电荷控制参数与混合冗参数的关系

10.7从数据手册中获取结电容值

10.8制造商测试

10.9电荷控制模型实例

10.10发射极开关

10.112N2222数据手册摘录

10.12本章习题

10.13参考文献

第11章反馈系统

11.1反馈系统基本知识与早期历史点滴

11.2负反馈放大器的发明

11.3控制系统基础

11.4环路传输与干扰抑制

11.5稳定性

11.6劳斯稳定性准则

11.7相位裕度与增益裕度测试

11.8阻尼系数和相位裕度的关系

11.9环路补偿技术超前电路与滞后电路

11.10反馈环路简介

11.11附录：MATLAB脚本

11.12本章习题

11.13参考文献

第12章运算放大器的基本电路结构与实例分析

12.1器件的基本工作特性

12.2运算放大器LM741电路的简短回顾

12.3运算放大器的一些实际限制因素

12.4本章习题

12.5参考文献

第13章电流反馈运算放大器

13.1传统电压反馈运算放大器及其“增益带宽乘积”常数

13.2传统运算放大器的转换速率限制

13.3电流反馈运算放大器基础

13.4电流反馈运算放大器无转换速率极限

13.5电流反馈放大器的制造商数据手册信息

13.6电流反馈运算放大器的更精细模型及其限制因素评论

13.7本章习题

13.8参考文献

第14章模拟低通滤波器

14.1引言

14.2低通滤波器基础知识

14.3巴特沃思滤波器

14.4切比雪夫滤波器

14.5贝塞尔滤波器

14.6不同类型滤波器响应比较

14.7滤波器实现

14.7.1梯形滤波器(Ladder)

14.7.2滤波器实现有源方式

14.7.3椭圆(“砖墙”)滤波器

14.7.4全通滤波器

14.8本章习题

14.9参考文献

第15章无源元件综述与PCB设计案例研究

15.1电阻

15.2贴片电阻简介

15.3电阻类型

15.4电容

15.5电感

15.6PCB设计问题讨论

15.6.1供电电源旁路

15.6.2接地平面

15.6.3PCB线宽

15.7接地平面上PCB走线的大致电感

15.8本章习题

15.9参考文献

第16章实用设计技术与其他

16.1热电路

16.2热传导的稳态模型

16.3热量存储

16.4使用热电路类比技术确定静态半导体的结温

16.5机械电路类比技术

16.6跨导线性原理

16.7无限长电阻梯形网络的输入电阻

16.8传输线基础(TransmissionLines101)

16.9节点方程与克莱姆法则

16.10求解振荡模式

16.11尺度定律应用简介

16.11.1几何尺度定律

16.11.2鱼／船的速度(弗劳德定律)

16.11.3树上的果实

16.11.4挠矩(bendingmoment)

16.11.5身体的尺寸和热量(伯格曼定律)

16.11.6身高与跳跃(博雷利定律)

16.11.7步行速度(弗劳德定律)

16.11.8电容

16.11.9电感

16.11.10电磁场的升力

16.12本章习题

16.13参考文献

　　本书是MarcThompson博士20年模拟电路设计和教学经验的总结，概括了分析和研究模拟电路和系统的一些方法。作者强调尽量少用数学，而是借助直觉，领悟“行之有效的优秀模拟电路设计”。书中全面探讨了各种模拟电路包括晶体管放大器(CMOS管和双极性晶体管)、晶体管开关效应、热电路设计、磁电路设计以及控制系统等等的设计与分析技术。在阐述中，多次借用易于理解的数字电路概念进行类比，并提供了大量案例和实战经验，便于读者学习。本书既适合高校课堂教学，也是工程技术人员很好的参考书。　　本书是MarcThompson博士20年模拟电路设计和教学经验的总结，讲述了模拟电路与系统设计中常用的直观分析方法。本书提出了“模拟电路直观方法学”，力图帮助学生和设计人员摆脱复杂的理论推导与计算，充分利用直观知识来应对模拟电路工程设计挑战。全书共分为16章，内容涵盖了二极管、晶体管、放大器、滤波器、反馈系统等模拟电路的基本知识与设计方法。　　本书深入浅出，易学易懂，既适合作为大中专院校的教材与教学参考书，也可用作模拟电路设计人员的参考手册。【作者简介】　　MarcThompson，资深模拟电路技术专家。麻省理工学院博士。目前担任Thompson咨询公司总裁，主要从事模拟电路设计和电力电子、磁系统的设计和分析。他同时还是伍斯特理工学院电子工程专业的兼任副教授。