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第1章 模拟电子技术绪论1

1.1 电子技术的发展历史1

1.2 模拟电子技术的目标2

1.2.1 模拟电子技术的基础地位3

1.2.2 模拟电子技术的知识点结构4

1.2.3 模拟电子技术的研究角度5

1.3 模拟电子系统的评价和分析方法8

1.3.1 理论分析方法类型8

1.3.2 理论分析方法的实质11

1.3.3 实际测试12

第2章 半导体和PN结特性13

2.1 半导体材料13

2.1.1 　N型杂质13

2.1.2 　P型杂质15

2.1.3 多子和少子15

2.1.4 费米函数16

2.1.5 载流子浓度17

2.2 零偏置PN结18

2.2.1 内建结电势19

2.2.2 电场分布19

2.2.3 结电势分布20

2.2.4 空间耗尽区宽度20

2.3 正偏PN结20

2.3.1 耗尽区宽度22

2.3.2 少子电荷分布22

2.4 反偏PN结22

2.4.1 耗尽区宽度23

2.4.2 结电容24

2.5 结电流密度24

2.6 温度依赖性25

2.7 高频交流模型25

2.7.1 耗尽电容26

2.7.2 扩散电容26

2.7.3 正偏模型27

2.7.4 反偏模型27

第3章 半导体二极管的特性和分析28

3.1 二极管的符号和分类28

3.1.1 二极管的符号28

3.1.2 二极管的分类28

3.2 二极管电压和电流特性29

3.2.1 测试电路构建和分析29

3.2.2 查看和分析SPICE网表30

3.2.3 二极管SPICE模型描述32

3.2.4 二极管正偏电压-电流特性分析33

3.2.5 二极管反偏电压-电流特性分析36

3.2.6 二极管电压-电流线性化模型38

3.3 二极管温度特性39

3.3.1 执行二极管温度扫描分析39

3.3.2 绘制和分析二极管温度特性图40

3.4 二极管频率特性41

3.4.1 波特图工具的原理41

3.4.2 波特图使用说明43

3.4.3 二极管频率特性分析46

3.5 二极管额定功率特性48

3.6 发光二极管及其特性49

3.7 齐纳二极管及其特性50

3.7.1 电压电流特性50

3.7.2 电源管理器的设计52

第4章 二极管电路的设计和分析58

4.1 二极管整流器58

4.1.1 半波整流58

4.1.2 全波整流59

4.1.3 平滑整流器输出63

4.2 二极管峰值检测器66

4.2.1 二极管峰值检测器原理66

4.2.2 包络检波器实现67

4.3 二极管钳位电路69

4.4 二极管斩波器70

4.4.1 二极管斩波器原理70

4.4.2 二极管斩波器应用71

4.5 二极管倍压整流器72

4.6 压控衰减器73

第5章 双极结型晶体管的特性和分析75

5.1 晶体管基本概念75

5.2 双极结型晶体管符号77

5.3 双极结型晶体管SPICE模型参数78

5.4 双极结型晶体管工作原理80

5.4.1 双极结型晶体管结构80

5.4.2 电压、电流和电荷控制81

5.4.3 晶体管的α和β81

5.4.4 　BJT工作区域83

5.5 双极结型晶体管输入和输出特性83

5.5.1 输入特性84

5.5.2 输出特性86

5.6 双极结型晶体管电路模型及分析方法89

5.6.1 直流模型90

5.6.2 大信号模型91

5.6.3 厄尔利效应92

5.6.4 小信号模型92

5.7 密勒定理及其分析方法96

5.7.1 密勒定理及其推导96

5.7.2 密勒定理的应用97

5.7.3 密勒效应98

5.8 双极结型晶体管的直流偏置99

5.8.1 有源电流源偏置99

5.8.2 单基极电阻偏置101

5.8.3 发射极电阻反馈偏置101

5.8.4 射极跟随器偏置102

5.8.5 双基极电阻偏置102

5.8.6 偏置电路设计103

5.9 共发射极放大器106

5.9.1 有源偏置共射极放大器107

5.9.2 电阻偏置共射极放大器110

5.10 共集电极放大器115

5.10.1 有源偏置射极跟随器115

5.10.2 电阻偏置射极跟随器117

5.11 共基极放大器120

5.11.1 输入电阻Ri120

5.11.2 无负载电压增益Avo121

5.11.3 输出电阻Ro122

5.12 达林顿对晶体管123

5.13 直流电平移位和放大器126

5.13.1 电平移动方法127

5.13.2 电平移位的直流放大器128

5.14 双极结型晶体管电路的频率响应130

5.14.1 高频模型131

5.14.2 　BJT频率响应132

5.15　BJT放大器的频率响应135

5.15.1 共发射极BJT放大器135

5.15.2 共集电极BJT放大器139

5.15.3 共基极BJT放大器142

第6章 双极结型晶体管放大电路应用146

6.1 　BJT多级放大器及频率响应146

6.1.1 电容耦合146

6.1.2 直接耦合147

6.1.3 级联晶体管147

6.1.4 频率响应149

6.2 　BJT电流源原理152

6.2.1 基本电流源153

6.2.2 改进型基本电流源155

6.2.3 　Widlar电流源156

6.2.4 共射-共基电流源159

6.2.5 威尔逊电流源159

6.2.6 多重电流源163

6.2.7 零增益放大器163

6.2.8 稳定电流源164

6.3 　BJT差分放大器原理165

6.3.1 采用阻性负载的BJT差分对165

6.3.2 采用基本电流镜有源负载的BJT差分放大器174

6.3.3 采用改进电流镜的差分放大器176

6.3.4 共射极-共基极差分放大器177

6.3.5 差分放大器频率响应181

第7章 双极结型晶体管电路反馈原理及稳定分析183

7.1 放大器反馈机制类型183

7.2 放大器反馈特性183

7.2.1 闭环增益系数183

7.2.2 频率响应184

7.2.3 失真185

7.3 放大器反馈结构186

7.3.1 串联-并联反馈结构186

7.3.2 串联-串联反馈结构187

7.3.3 并联-并联反馈结构187

7.3.4 并联-串联反馈结构188

7.4 放大器反馈分析188

7.4.1 串联-并联反馈结构189

7.4.2 串联-串联反馈结构192

7.4.3 并联-并联反馈结构196

7.4.4 并联-串联反馈结构199

7.5 放大器稳定性分析203

7.5.1 闭环频率和稳定性203

7.5.2 瞬态响应和稳定性204

7.5.3 闭环极点和稳定性205

7.5.4 奈奎斯特稳定准则206

7.5.5 相对稳定性判定207

7.5.6 相位裕度的影响208

7.5.7 波特图分析稳定性方法209

第8章 金属氧化物半导体场效应管特性和电路分析211

8.1 金属氧化物半导体场效应管基础211

8.1.1 金属氧化物半导体场效应管概述211

8.1.2 金属氧化物场效应晶体管符号212

8.1.3 金属氧化物场效应管的基本概念213

8.1.4 　MOSFET的SPICE模型参数214

8.2 增强型MOSFET215

8.2.1 内部结构215

8.2.2 工作模式216

8.2.3 工作特性218

8.3 耗尽型MOSFET222

8.3.1 内部结构223

8.3.2 工作模式223

8.3.3 工作特性224

8.4 　MOSFET低频模型228

8.4.1 直流模型229

8.4.2 小信号模型229

8.4.3 小信号分析230

8.5 MOSFET直流偏置232

8.5.1 　MOSFET偏置电路原理232

8.5.2 　MOSFET偏置电路设计233

8.6 共源极放大器236

8.6.1 采用电流源负载的共源极放大器236

8.6.2 采用增强型MOSFET负载的共源极放大器239

8.6.3 采用耗尽型MOSFET负载的共源极放大器240

8.6.4 采用电阻负载的共源极放大器241

8.7 共漏极放大器244

8.7.1 有源偏置的源极跟随器245

8.7.2 电阻偏置的源极跟随器246

8.8 共栅极放大器249

8.9 直流电平移位和放大器251

8.9.1 电平移动方法251

8.9.2 电平移位的MOSFET放大器252

8.10　MOSFET放大器频率响应256

8.10.1 　MOSFET高频模型256

8.10.2 共源极放大器频率响应258

8.10.3 共漏极放大器频率响应262

8.10.4 共栅极放大器频率响应264

第9章 金属氧化物半导体场效应管放大电路应用268

9.1 MOSFET多级放大器及频率响应268

9.1.1 电容耦合级联放大器268

9.1.2 直接耦合放大器269

9.1.3 共源-共栅放大器269

9.2 　MOSFET电流源原理271

9.2.1 基本电流源271

9.2.2 改进型基本电流源273

9.2.3 多重电流源274

9.2.4 共源-共栅电流源274

9.2.5 威尔逊电流源275

9.2.6 零增益放大器276

9.2.7 稳定电流源277

9.3 　MOSFET差分放大器原理279

9.3.1 　NMOSFET差分对279

9.3.2 采用有源负载的MOSFET差分对286

9.3.3 共源-共栅MOSFET差分放大器287

9.4 耗尽型MOSFET差分放大器原理290

9.4.1 采用阻性负载的耗尽型MOSFET差分对290

9.4.2 采用有源负载的耗尽型MOSFET差分对292

第10章 运算放大器电路的设计和分析294

10.1 集成运算放大器的原理294

10.1.1 集成运放的内部结构295

10.1.2 集成运放的通用符号298

10.1.3 集成运放的简化原理298

10.2 理想运算放大器模型299

10.2.1 理想运算放大器的特点299

10.2.2 放大器“虚短”和“虚断”300

10.2.3 叠加定理301

10.3 理想运算放大器的分析301

10.3.1 同相放大器301

10.3.2 反相放大器303

10.4 运算放大器的应用304

10.4.1 电压跟随器304

10.4.2 加法器305

10.4.3 积分器306

10.4.4 微分器309

10.4.5 半波整流器313

10.4.6 全波整流器315

10.5 单电源供电运放电路318

10.5.1 单电源运放318

10.5.2 运算放大电路的基本偏置方法318

10.5.3 其他一些基本的单电源供电电路325

第11章 集成差动放大器的原理和分析332

11.1 差分放大器的基本概念332

11.2 差分放大器333

11.3 仪表放大器335

11.4 电流检测放大器341

11.4.1 低侧电流测量方法342

11.4.2 高测电流检测方法343

11.5 全差分放大器346

11.5.1 全差分放大器原理346

11.5.2 差分信号源匹配349

11.5.3 单端信号源匹配350

11.5.4 输入共模电压354

第12章 运算放大器的性能指标359

12.1 开环增益、闭环增益和环路增益359

12.2 放大器直流精度362

12.2.1 放大器输入端直流参数指标362

12.2.2 放大器输出端直流参数指标369

12.3 放大器交流精度370

12.3.1 增益带宽积370

12.3.2 压摆率371

12.3.3 建立时间373

12.3.4 总谐波失真加噪声375

12.4 其他指标376

12.4.1 共模抑制比376

12.4.2 电源噪声抑制比379

12.4.3 电源电流380

12.4.4 运放噪声381

12.5 精密放大器指标386

12.5.1 　TI精密运算放大器387

12.5.2 精密放大器选型步骤389

第13章 运算放大器电路稳定性分析396

13.1 运放电路稳定性分析方法396

13.2 　Aol和1/β的计算方法399

13.3 外部寄生电容对稳定性的影响403

13.3.1 负载电阻影响的瞬态分析404

13.3.2 负载电阻影响的交流小信号分析405

13.4 修改Aol的补偿方法409

13.4.1 电路的瞬态分析409

13.4.2 电路的交流小信号分析410

13.5 修改1/β的补偿方法412

13.5.1 电路的瞬态分析412

13.5.2 电路的交流小信号分析413

第14章 高速放大器的原理和分析416

14.1 高速放大器的关键指标416

14.1.1 带宽416

14.1.2 压摆率416

14.1.3 建立时间416

14.1.4 　THD＋N和运放的位数417

14.2 Bipolar和FET型高速放大器418

14.3 电压反馈、电流反馈和去补偿型高速放大器418

14.3.1 电压反馈和电流反馈放大器的原理418

14.3.2 电压反馈放大器和电流反馈放大器的区别：带宽和增益420

14.3.3 电压反馈放大器和电流反馈放大器的区别：反馈电阻的取值423

14.3.4 电压反馈放大器和电流反馈放大器的区别：压摆率426

14.3.5 电压反馈放大器和电流反馈放大器的选择427

14.3.6 去补偿电压反馈放大器427

14.4 压控增益放大器应用430

第15章 有源滤波器的原理和设计435

15.1 有源和无源滤波器435

15.2 有源滤波器分类436

15.3 有源滤波器模型研究方法438

15.4 一阶滤波器及其特性441

15.4.1 低通滤波器441

15.4.2 高通滤波器444

15.4.3 带通滤波器446

15.4.4 带阻滤波器448

15.5 双二次函数450

15.5.1 贝塞尔响应452

15.5.2 巴特沃斯响应454

15.5.3 契比雪夫响应457

15.6 　Sallen-Key滤波器460

15.6.1 通用形式460

15.6.2 低通滤波器461

15.6.3 高通滤波器463

15.6.4 带通滤波器465

15.7 多重反馈滤波器467

15.7.1 低通滤波器467

15.7.2 高通滤波器469

15.7.3 带通滤波器470

15.8 　Bainter陷波滤波器472

15.9 全通滤波器474

15.9.1 一阶全通滤波器474

15.9.2 二阶全通滤波器476

15.10 开关电容滤波器477

15.10.1 开关电容电阻478

15.10.2 开关电容积分器479

15.10.3 通用开关电容滤波器479

15.11 单电源供电滤波器设计479

15.12 滤波器辅助设计工具480

第16章 功率放大器的分析和设计483

16.1 功率放大器的类型483

16.2 功率晶体管485

16.3 　A类功率放大器的原理及分析485

16.3.1 射极跟随器486

16.3.2 基本的共射极放大器490

16.3.3 采用有源负载的共射极放大器491

16.3.4 变压器耦合负载共射极放大器492

16.4 　B类功率放大器的原理及分析494

16.4.1 互补推挽放大器494

16.4.2 变压器耦合负载推挽放大器498

16.5 　AB类功率放大器的原理及分析502

16.5.1 转移特性502

16.5.2 输出功率和效率503

16.5.3 采用二极管的偏置504

16.5.4 采用二极管和有源电流源的偏置505

16.5.5 采用VBE乘法器的偏置507

16.5.6 准互补AB类放大器510

16.5.7 变压器耦合AB类放大器511

16.6 　C类功率放大器的原理及分析512

16.7 　D类功率放大器的原理及分析516

16.8 　E类功率放大器的原理及分析519

16.9 功率运算放大器的类型和应用522

16.9.1 功率运算放大器的类型522

16.9.2 功率运算放大器的应用525

16.9.3 功率运放功耗526

16.9.4 功率运放热考虑527

16.9.5 功率运放散热设计527

第17章 振荡器的特性和分析529

17.1 振荡器原理529

17.1.1 振荡条件分析529

17.1.2 频率稳定性分析531

17.1.3 幅度稳定性分析531

17.2 音频振荡器531

17.2.1 移相振荡器532

17.2.2 正交振荡器535

17.2.3 三相振荡器536

17.2.4 文氏桥振荡器537

17.2.5 环形振荡器540

17.3 射频振荡器542

17.3.1 科尔皮兹振荡器542

17.3.2 哈特莱振荡器547

17.3.3 两级MOS振荡器550

17.4 晶体振荡器553

17.5 硅振荡器556

17.6 有源滤波器调谐振荡器557

第18章 电源管理器的原理和应用559

18.1 线性电源管理器559

18.1.1 线性电源管理器的内部结构559

18.1.2 负载电流对输入和输出压差的影响561

18.1.3 输出电压与输入电压和负载电流变化关系562

18.1.4 　LDO电源管理器的效率564

18.1.5 　LDO电源管理器反馈补偿566

18.1.6 　LDO电源抑制比570

18.2 开关电源管理器572

18.2.1 电感和电容的基本概念573

18.2.2 理想降压转换器的原理和结构574

18.2.3 理想升压转换器的原理和结构581

18.2.4 理想降压-升压转换器的原理和结构585

第19章 模拟-数字转换器的原理及应用587

19.1 数模混合系统结构587

19.2 　ADC的原理588

19.2.1 　ADC的基本原理588

19.2.2 量化误差与分辨率592

19.2.3 采样率595

19.3 　ADC的性能指标604

19.3.1 静态特性605

19.3.2 动态特性608

19.4 　ADC的类型和原理611

19.4.1 逐次逼近寄存器型ADC的原理及应用611

19.4.2 　△-∑型ADC的原理及应用615

19.4.3 流水线型ADC的原理及应用620

19.5 　ADC数字接口类型623

19.5.1 　I2C接口623

19.5.2 　SPI接口628

19.5.3 　LVDS接口633

19.6 　ADC参考输入源636

19.6.1 串联型电压基准636

19.6.2 并联型电压基准637

19.7 全差分放大器和ADC接口设计638

19.8 小结640

第20章 数字-模拟转换器的原理及应用642

20.1 DAC的原理及信号重构642

20.1.1 　DAC的原理642

20.1.2 模拟信号的重建645

20.2 　DAC的性能指标647

20.2.1 分辨率648

20.2.2 满量程范围648

20.2.3 静态参数648

20.2.4 动态参数650

20.3 　DAC器件类型和原理652

20.3.1 电阻串型652

20.3.2 　R-2R型653

20.3.3 乘法型654

20.3.4 电流引导型655

20.3.5 数字电位器657

20.3.6 　△-∑型DAC658

20.4 脉冲宽度调制660

20.4.1 占空比分辨率662

20.4.2 谐波失真662

20.4.3 模拟滤波器的设计665

20.5 选型原则666

参考文献667