深入理解微電子電路設計——模擬電子技術及套用

《深入理解微電子電路設計——模擬電子技術及套用》是2021年清華大學出版社出版的圖書，作者是（Travis N.Blalock） 著；宋廷強 譯。

基本介紹

• 中文名：深入理解微電子電路設計——模擬電子技術及套用
• 作者：[美]理察·C.耶格（Richard C.Jaeger） [美]特拉維斯·N.布萊洛克（Travis N.Blalock）
• 譯者：宋廷強
• 出版社： 清華大學出版社
• 出版時間：2021年11月1日
• 定價：179 元
• ISBN：9787302579670

內容簡介

本書系統論述了模擬電子技術的基本知識及其套用。作者從放大器主要概念入手，由淺入深地詳細介紹了放大器相關概念及二連線埠模型、反饋放大器頻率回響、小信號建模、單電晶體放大器、差分放大器、反饋放大器以及振盪器等內容， 詳細列舉了模擬電路的相關原理、分析及設計方法。本書從工程求解角度定義了一種非常清晰的問題求解方法，書中提供的大量設計實例都是採用該方法進行求解，有助於讀者加深對相關電路設計的理解與掌握。通過本書的學習，讀者可以全面掌握模擬電子技術的概念和知識，能夠學會模擬電路的分析及電路設計方法，書中給了大量的設計練習可供讀者進行學習與實踐。

目錄

第1章模擬系統和理想運算放大器

1．1模擬電子系統示例

1．2放大作用

1．2．1電壓增益

1．2．2電流增益

1．2．3功率增益

1．2．4分貝

1．3放大器的二連線埠模型

1．4源和負載電阻的失配

1．5運算放大器簡介

1．5．1差分放大器

1．5．2差分放大器的電壓傳輸特性

1．5．3電壓增益

1．6放大器的失真

1．7差分放大器模型

1．8理想差分放大器和運算放大器

1．9含有理想運算放大器的電路分析

1．9．1反相放大器

1．9．2互阻放大器——電流電壓轉換器

1．9．3同相放大器

1．9．4單位增益緩衝器

1．9．5求和放大器

1．9．6差分放大器

1．10反饋放大器的頻率特性

1．10．1伯德圖

1．10．2低通放大器

1．10．3高通放大器

1．10．4帶通放大器

1．10．5有源低通濾波器

1．10．6有源高通濾波器

1．10．7積分器

1．10．8微分器

小結

關鍵字

參考文獻

補充閱讀

習題

第2章非線性運算放大器和反饋放大器的穩定性

2．1經典反饋系統

2．1．1閉環增益分析

2．1．2增益誤差

2．2含有非理想運算放大器的電路分析

2．2．1有限開環增益

2．2．2非零輸出電阻

2．2．3有限輸入電阻

2．2．4非理想反相和同相放大器小結

2．3串聯反饋和並聯反饋電路

2．4反饋放大器計算的統一方法

2．5電壓串聯反饋放大器——電壓放大器

2．5．1閉環增益計算

2．5．2輸入電阻計算

2．5．3輸出電阻計算

2．5．4電壓串聯反饋放大器小結

2．6電壓並聯反饋放大器——跨阻放大器

2．6．1閉環增益分析

2．6．2輸入電阻計算

2．6．3輸出電阻計算

2．6．4電壓並聯反饋放大器小結

2．7電流串聯反饋放大器——跨導放大器

2．7．1閉環增益計算

2．7．2輸入電阻計算

2．7．3輸出電阻計算

2．7．4電流串聯反饋放大器小結

2．8電流並聯反饋放大器——電流放大器

2．8．1閉環增益計算

2．8．2輸入電阻計算

2．8．3輸出電阻計算

2．8．4電流並聯反饋放大器小結

2．9使用持續電壓和電流注入法計算迴路增益

2．10利用反饋減小失真

2．11直流誤差源和輸出擺幅限制

2．11．1輸入失調電壓

2．11．2失調電壓調節

2．11．3輸入偏置電流和輸入失調電流

2．11．4輸出電壓和電流限制

2．12共模抑制比和輸入電阻

2．12．1有限共模抑制比

2．12．2共模抑制比的重要性

2．12．3由CMRR產生的電壓跟隨器增益誤差

2．12．4共模輸入電阻

2．12．5CMRR的另一種解釋

2．12．6電源抑制比

2．13運算放大器的頻率回響和頻寬

2．13．1同相放大器的頻率回響

2．13．2反相放大器的頻率回響

2．13．3利用反饋控制頻率回響

2．13．4大信號限制——擺率和滿功率頻寬

2．13．5運算放大器頻率回響的宏模型

2．13．6運算放大器的SPICE宏模型

2．13．7通用運算放大器實例

2．14反饋放大器的穩定性

2．14．1奈奎斯特圖

2．14．2一階系統

2．14．3二階系統和相位裕度

2．14．4階躍回響和相位裕度

2．14．5三階系統和增益裕度

2．14．6根據伯德圖判斷穩定性

小結

關鍵字

參考文獻

習題

第3章運算放大器套用

3．1級聯放大器

3．1．1二連線埠表示

3．1．2放大器專有名詞回顧

3．1．3級聯放大器的頻率回響

3．2儀表放大器

3．3有源濾波器

3．3．1低通濾波器

3．3．2自帶增益的高通濾波器

3．3．3帶通濾波器

3．3．4靈敏度

3．3．5幅值和頻率縮放

3．4開關電容電路

3．4．1開關電容積分器

3．4．2同相開關電容積分器

3．4．3開關電容濾波器

3．5數/模轉換

3．5．1數/模轉換基礎

3．5．2數/模轉換器誤差

3．5．3數/模轉換電路

3．6模/數轉換

3．6．1模/數轉換基礎

3．6．2模/數轉換器誤差

3．6．3基本模/數轉換技術

3．7振盪器

3．7．1振盪器的巴克豪森準則

3．7．2帶頻率選擇的RC電路振盪器

3．8非線性電路的套用

3．8．1精密半波整流器

3．8．2非飽和的精密整流電路

3．9正反饋電路

3．9．1比較器和施密特觸發器

3．9．2非穩態多諧振盪器

3．9．3單穩態多諧振盪器或單穩態電路

小結

關鍵字

參考文獻

習題

第4章小信號建模與線性放大器

4．1電晶體放大器

4．1．1BJT放大器

4．1．2MOSFET放大器

4．2耦合電容和旁路電容

4．3用直流和交流等效電路進行電路分析

4．4小信號模型簡介

4．4．1二極體小信號行為的圖形解釋

4．4．2二極體的小信號建模

4．5雙極型電晶體的小信號模型

4．5．1混合π模型

4．5．2圖解跨導

4．5．3小信號電流增益

4．5．4BJT的固有電壓增益

4．5．5小信號模型的等效形式

4．5．6簡化的混合π模型

4．5．7雙極型電晶體的小信號的定義

4．5．8pnp電晶體的小信號模型

4．5．9用SPICE進行交流分析和瞬態分析的對比

4．6共射極放大器

4．6．1端電壓增益

4．6．2輸入電阻

4．6．3信號源電壓增益

4．7重要限制及模型簡化

4．7．1共射極放大器的設計指導

4．7．2共射極增益的上限

4．7．3共射極放大器的小信號限制

4．8場效應管的小信號模型

4．8．1MOSFET的小信號模型

4．8．2MOSFET的本徵電壓增益

4．8．3MOSFET小信號工作的定義

4．8．4四端MOSFET中的體效應

4．8．5PMOS管的小信號模型

4．8．6結型場效應管(JFET)的小信號模型

4．9BJT和FET小信號模型小結與對比

4．10共源極放大器

4．10．1共源端電壓增益

4．10．2共源極放大器的信號源電壓增益

4．10．3共源極放大器的設計指導

4．10．4共源極放大器的小信號限制

4．10．5共射極和共源極放大器的輸入電阻

4．10．6共射極和共源極放大器的輸出電阻

4．10．73個放大器實例的比較

4．11共射極和共源極放大器小結

4．12放大器功率和信號範圍

4．12．1功耗

4．12．2信號範圍

小結

關鍵字

習題

第5章單級電晶體放大器

5．1放大器類型

5．1．1雙極型電晶體的信號注入和抽取

5．1．2場效應管的信號注入和抽取

5．1．3共射極和共源極放大器

5．1．4共集電極和共漏極放大器

5．1．5共基極和共柵極放大器

5．1．6小信號模型回顧

5．2反相放大器： 共射極和共源極電路

5．2．1共射極放大器

5．2．2共射極放大器實例的比較

5．2．3共源極放大器

5．2．4共源極放大器的小信號範圍

5．2．5共射極和共源極放大器特性

5．2．6共射極/共源極放大器小結

5．2．7通用共射極/共源極電晶體的等效電晶體表示

5．3跟隨器電路： 共集電極和共漏極放大器

5．3．1端電壓增益

5．3．2輸入電阻

5．3．3信號源電壓增益

5．3．4跟隨器信號範圍

5．3．5跟隨器的輸出電阻

5．3．6電流增益

5．3．7共集電極/共漏極放大器小結

5．4同相放大器： 共基極和共柵極電路

5．4．1端電壓增益和輸入電阻

5．4．2信號源電壓增益

5．4．3輸入信號範圍

5．4．4集電極和漏極端的電阻

5．4．5電流增益

5．4．6同相放大器的總體輸入電阻和輸出電阻

5．4．7共基極/共柵極放大器小結

5．5放大器原型回顧和比較

5．5．1雙極型電晶體放大器

5．5．2FET放大器

5．6採用MOS反相器的共源極放大器

5．6．1電壓增益估算

5．6．2詳細分析

5．6．3其他可選負載

5．6．4輸入電阻和輸出電阻

5．7耦合電容和旁路電容設計

5．7．1共射極和共源極放大器

5．7．2共集電極和共漏極放大器

5．7．3共基極和共柵極放大器

5．7．4設定下限截止頻率fL

5．8放大器設計實例

5．9多級交流耦合放大器

5．9．1三級交流耦合放大器

5．9．2電壓增益

5．9．3輸入電阻

5．9．4信號源的電壓增益

5．9．5輸出電阻

5．9．6電流和功率增益

5．9．7輸入信號範圍

5．9．8估算多級放大器的截止頻率下限

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習題

第6章差分放大器和運算放大器設計

6．1差分放大器

6．1．1雙極型和MOS差分放大器

6．1．2雙極型差分放大器的直流分析

6．1．3雙極型差分放大器的傳輸特性

6．1．4雙極型差分放大器的交流分析

6．1．5差模增益及輸入電阻和輸出電阻

6．1．6共模增益和輸入電阻

6．1．7共模抑制比

6．1．8差模和共模的半電路分析

6．1．9電流源的偏置

6．1．10在SPICE中為電子電流源建模

6．1．11MOSFET差分放大器的直流分析

6．1．12差模輸入信號

6．1．13MOS差分放大器的小信號傳輸特性

6．1．14共模輸入信號

6．1．15差分對模型

6．2基本運算放大器的演進

6．2．1運算放大器的兩級原型

6．2．2提高運算放大器的電壓增益

6．2．3達林頓對

6．2．4減小輸出電阻

6．2．5CMOS運算放大器原型

6．2．6BiCMOS放大器

6．2．7全電晶體實現電路

6．3輸出級

6．3．1源極跟隨器——A類輸出級

6．3．2A類放大器的效率

6．3．3B類推輓輸出級

6．3．4AB類放大器

6．3．5運算放大器的AB類輸出級

6．3．6短路保護

6．3．7變壓器耦合

6．4電子電流源

6．4．1單級電晶體電流源

6．4．2電路源的品質因數

6．4．3高輸出電阻電流源

6．4．4電流源設計實例

小結

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參考文獻

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習題

第7章模擬積體電路設計技術

7．1電路元器件匹配

7．2電流鏡

7．2．1MOS電晶體電流鏡的直流分析

7．2．2改變MOS鏡像比

7．2．3雙極型電晶體電流鏡的直流分析

7．2．4改變BJT電流鏡的鏡像比

7．2．5多級電流源

7．2．6緩衝電流鏡

7．2．7電流鏡像的輸出阻抗

7．2．8電流鏡的二連線埠模型

7．2．9Wildar電流源

7．2．10MOS版本的Wildar電流源

7．3高輸出電阻電流鏡

7．3．1Wilson電流源

7．3．2Wilson電流源的輸出電阻

7．3．3Cascode電流源

7．3．4Cascode電流源的輸出電阻

7．3．5可調Cascode電流源

7．3．6電流鏡小結

7．4參考電流的產生

7．5與電源電壓無關的偏置

7．5．1基於VBE的參考源

7．5．2Wildar電流源

7．5．3與電源電壓無關的偏置單元

7．5．4與電源電壓無關的MOS偏置單元

7．6帶隙基準源

7．7電流鏡作為有源負載

7．7．1帶有源負載的CMOS差分放大器

7．7．2帶有源負載的雙極型差分放大器

7．8運算放大器中的源負載

7．8．1CMOS運算放大器電壓增益

7．8．2直流設計注意事項

7．8．3雙極型運算放大器

7．8．4輸入級擊穿

7．9μA741運算放大器

7．9．1電路總體工作原理

7．9．2偏置電路

7．9．3μA741輸入級的直流分析

7．9．4μA741輸入級的交流分析

7．9．5整體放大器的電壓增益

7．9．6μA741的輸出級

7．9．7輸出阻抗

7．9．8短路保護電路

7．9．9μA741運算放大器特性小結

7．10Gilbert模擬乘法器

小結

關鍵字

參考文獻

習題

第8章放大器頻率回響

8．1放大器頻率回響

8．1．1低頻回響

8．1．2缺少主極點情況下估算ωL

8．1．3高頻回響

8．1．4缺少主極點情況下估算ωH

8．2直接確定低頻極點和零點——共源極放大器

8．3用短路時間常數法估算ωL的值

8．3．1估算共射極放大器的ωL

8．3．2估算共源極放大器的ωL

8．3．3估算共基極放大器的ωL

8．3．4估算共柵極放大器的ωL

8．3．5估算共集電極放大器的ωL

8．3．6估算共漏極放大器的ωL

8．4高頻電晶體模型

8．4．1雙極型電晶體與頻率相關的混合π模型

8．4．2在SPICE中對Cπ和Cμ建模

8．4．3單位增益頻率fT

8．4．4FET的高頻模型

8．4．5運用SPICE為CGS和CGD建模

8．4．6fT與溝道長度的關係

8．4．7高頻模型的局限性

8．5混合π模型中的基區電阻

8．6共射極和共源極放大器的高頻回響

8．6．1密勒效應

8．6．2共射極和共源極放大器的高頻回響

8．6．3共射極放大器傳輸特性的直接分析

8．6．4共射極放大器的極點

8．6．5共源極放大器的主極點

8．6．6用開路時間常數法估算ωH

8．6．7包含源極衰減電阻的共源極放大器

8．6．8包含發射極衰減電阻的共射極放大器的極點

8．7共基極和共柵極放大器的高頻回響

8．8共集電極和共漏極放大器的高頻回響

8．9單級放大器高頻回響小結

8．10多級放大器的頻率回響

8．10．1差分放大器

8．10．2共集電極/共基極串聯

8．10．3Cascode放大器的高頻回響

8．10．4電流鏡的截止頻率

8．10．5三級放大器實例

8．11射頻電路介紹

8．11．1射頻放大器

8．11．2並聯峰化放大器

8．11．3單級調諧放大器

8．11．4抽頭電感的運用——自耦變壓器

8．11．5多級調諧電路——同步調諧和參差調諧

8．11．6包含衰減電感的共源極放大器

8．12混頻器和平衡調製器

8．12．1混頻器工作原理簡介

8．12．2單平衡混頻器

8．12．3差分對實現的單平衡混頻器

8．12．4雙平衡混頻器

8．12．5Jones混頻器——雙平衡混頻器/調製器

小結

關鍵字

參考文獻

習題

第9章電晶體反饋放大器與振盪器

9．1基本反饋系統回顧

9．1．1閉環增益

9．1．2閉環阻抗

9．1．3反饋的作用

9．2反饋放大器的中頻分析

9．2．1閉環增益

9．2．2輸入電阻

9．2．3輸出電阻

9．3反饋放大器電路舉例

9．3．1串並反饋(電壓串聯反饋)——電壓放大器

9．3．2差分輸入串並電壓放大器

9．3．3並聯並聯反饋(電壓並聯反饋)——跨阻放大器

9．3．4串聯串聯反饋(電流串聯反饋)——跨導放大器

9．3．5並聯串聯反饋(電流並聯反饋)——電流放大器

9．4反饋放大器穩定性回顧

9．4．1未補償放大器的閉環回響

9．4．2相位裕度

9．4．3高階效應

9．4．4補償放大器回響

9．4．5小信號限制

9．5單極點運算放大器補償

9．5．1三級運算放大器分析

9．5．2場效應管運算放大器的傳輸零點

9．5．3雙極型放大器補償

9．5．4運算放大器的擺率

9．5．5擺率與增益頻寬積之間的關係

9．6高頻振盪器

9．6．1Colpitts 振盪器

9．6．2Hartley 振盪器

9．6．3LC振盪器的幅值穩定

9．6．4振盪器中的負電阻

9．6．5負GM振盪器

9．6．6晶體振盪器

小結

關鍵字

參考文獻

習題

附錄A標準離散元器件參數

A.1電阻

A.2電容

A.3電感

附錄B固態器件模型及SPICE仿真參數

B.1pn結二極體

B.2MOS場效應管

B.3結型場效應管

B.4雙極型電晶體