晶體管電路活用技巧

內(nèi)容概要

《晶體管電路活用技巧》首先從分立晶體管的行為開始介紹放大的機理、電流/電壓的處理方法。進而對模擬IC的典型電路OP放大器進行晶體管級解析，目的是掌握乘法電路、A-D轉(zhuǎn)換器、非線性電路的構(gòu)成方法。書中所列舉的晶體管電路，以及能夠利用電子電路模擬器PSpice和SIMetrix的數(shù)據(jù)文件都收錄在科學(xué)出版社（www.sciencep.com）下載區(qū)，對電路或參數(shù)稍作變更，就能夠用于解析。
《晶體管電路活用技巧》可作為從事模擬技術(shù)開發(fā)及電路設(shè)計的技術(shù)人員的參考書，也可供工科院校相關(guān)專業(yè)師生參考使用。

作者簡介

柴田肇
1975年 生于東京
1999年 電氣通信大學(xué)畢業(yè)
2002年 獲東京工業(yè)大學(xué)博士
2002年 進入Analog Devices公司
2006年 在Analog Devices公司從事電路設(shè)計
相關(guān)產(chǎn)品有AD8380、AD5520、AD8348、AD7877、AD9322等
最近進行具有數(shù)兆赫以上帶寬的高速ΔΣ型A-D轉(zhuǎn)換器的設(shè)計
ISSCC 2006 Beatrice Winner Award獎得主

書籍目錄

第1章 晶體管的放大機理1.1 有效地利用原料1.1.1 IC是由大量的晶體管構(gòu)成的1.1.2 如果掌握了1~4個器件組合成的電路單元就沒有什么可擔(dān)心的1.2 晶體管梗概1.2.1 雙極晶體管的物理結(jié)構(gòu)1.2.2 晶體管擅長的技能——放大1.3 理解二極管的行為1.3.1 只有當(dāng)VF為正時,才有IF的流動1.3.2 VF與IF的關(guān)系1.4 晶體管的基本工作1.4.1 晶體管具有與二極管相同的指數(shù)特性,不過電壓和電流是分開的1.4.2 稍詳細地描述工作狀態(tài)1.5 使用晶體管的最初的放大1.5.1 放大信號,用電壓取出1.5.2 能放大多少倍?1.5.3 放大倍數(shù)與RC成比例地增大1.5.4 輸入信號的偏置電壓VOFF與放大倍數(shù)1.6 晶體管放大的機理1.6.1 雙極晶體管的放大能力與集電極電流成比例1.6.2 解開18mV之謎小結(jié)第2章 高明地使用晶體管進行放大的方法2.1 仔細地分析晶體管2.1.1 IC、IE、IB對于VBE的變化2.1.2 基極電流與集電極電流成比例2.2 從二極管的角度考慮的晶體管的工作2.2.1 二極管的I-V特性2.2.2 晶體管的工作原理2.2.3 電流放大倍數(shù)β2.2.4 發(fā)射極電流與集電極電流相等2.2.5 晶體管的工作狀態(tài)2.3 晶體管的等效電路2.3.1 直流工作的晶體管的等效電路2.3.2 小信號解析時使用的晶體管的等效電路2.4 晶體管的弱點2.4.1 容易受偏置電壓變化的影響2.4.2 容易受溫度變化的影響2.5 高明地使用晶體管進行放大的方法2.5.1 給集電極接入電流源,進行電流偏置2.5.2 給發(fā)射極接入電阻,進行電流偏置2.5.3 通過模擬確認發(fā)射極電阻的效果2.5.4 插入發(fā)射極電阻時,求放大倍數(shù)的關(guān)系式2.5.5 為什么發(fā)射極插入電阻后,抗變化的能力增強了?2.5.6 用晶體管變換阻抗2.6 能克服這些弱點的差動放大電路2.6.1 輸入電壓被兩個晶體管均等地分配2.6.2 溫度或電壓發(fā)生變動時,差動放大電路可以穩(wěn)定工作2.6.3 電流偏置是晶體管電路的基本偏置方法小結(jié)第3章 用晶體管制作電流源3.1 在與電壓源的比較中熟悉電流源的性質(zhì)3.1.1 電壓源——即使輸出電流改變,電壓也不改變3.1.2 電流源——即使輸出電壓改變,流過的電流也不改變3.2 用1個晶體管制作電流源3.2.1 輸出阻抗的模擬分析3.2.2 得到了ro=∞Ω的不現(xiàn)實的解析結(jié)果3.2.3 晶體管的模擬模型的分析3.2.4 初始效應(yīng)體現(xiàn)在模型中,再次進行解析3.2.5 通過計算進行確認3.2.6 加進輸出電阻后,得到接近實際的晶體管特性的等效電路3.3 電流源在差動放大電路中的應(yīng)用3.3.1 如果把集電極電阻RC也置換成電流源,就可以得到非常高的增益3.3.2 電壓增益與集電極電流無關(guān)3.4 進一步提高電流源的輸出阻抗的技巧3.4.1 通過發(fā)射極電阻提高輸出阻抗3.4.2 通過發(fā)射極電阻加反饋,能使集電極電流穩(wěn)定3.4.3 更精密地控制負反饋——增大回路的放大倍數(shù)3.4.4 用模擬的方法確認插入發(fā)射極電阻提高輸出阻抗的問題3.4.5 用等效電路分析插入發(fā)射極電阻提高輸出阻抗的問題3.4.6 插入發(fā)射極電阻,降低了輸出電壓范圍3.4.7 希望獲得更高的輸出阻抗時,采用共射共基放大器連接3.4.8 希望進一步提高輸出阻抗時——BJT3.4.9 希望獲得更高的輸出阻抗時——FET小結(jié)第4章 復(fù)制電流的電流反射鏡電路4.1 基本的電流反射鏡電路4.1.1 使用晶體管的電流源的改進型4.1.2 通過模擬確認電流反射鏡電路的工作4.2 各種電流反射鏡電路4.2.1 多輸出型電流反射鏡電路4.2.2 電流比為1∶2的電流反射鏡電路4.2.3 電流比為2∶1的電流反射鏡電路4.2.4 電流比為M∶N的電流反射鏡電路4.3 電流復(fù)制時的誤差4.3.1 基極電流引起誤差的機理4.3.2 追加晶體管,減小基極電流引起的誤差4.3.3 既能減小基極電流引起的誤差又提高了穩(wěn)定性的威爾森電流反射鏡電路4.3.4 基極電流誤差以外的復(fù)制誤差4.3.5 與差動放大電路組合,可以無拘束地輸入輸出電流4.4 復(fù)雜的電流反射鏡電路4.4.1 基于零增益放大器的電流源4.4.2 任意倍率的電流反射鏡電路4.5 電流反射鏡的應(yīng)用:D-A轉(zhuǎn)換器4.5.1 D-A轉(zhuǎn)換器的結(jié)構(gòu)4.5.2 電流輸出型D-A轉(zhuǎn)換器的工作小結(jié)第5章 復(fù)制電壓的射極跟隨器電路5.1 復(fù)制電壓5.1.1 電壓復(fù)制電路必備的性質(zhì)5.1.2 電壓復(fù)制電路的基本應(yīng)用5.2 用晶體管復(fù)制電壓5.2.1 輸入輸出電壓的關(guān)系5.2.2 射極跟隨器5.2.3 輸出電壓的變動5.2.4 阻抗變換5.2.5 最大供給電流5.3 射極跟隨器的應(yīng)用電路5.3.1 簡易型恒壓源電路5.3.2 使用齊納二極管的恒壓源電路5.3.3 達林頓連接5.3.4 不同極性的達林頓連接5.3.5 反向達林頓連接5.3.6 對吸入和吐出都沒有限制的推挽射極跟隨器5.3.7 菱形電路5.3.8 失真補償型跟隨器小結(jié)第6章 OP放大器的基礎(chǔ)與負反饋的機構(gòu)6.1 OP放大器概要6.1.1 OP放大器的三個性質(zhì)6.1.2 加上負反饋,OP放大器接近理想的放大器6.2 認識OP放大器的第一步——負反饋的作用6.2.1 理解人工OP放大器中負反饋的機構(gòu)6.2.2 人工OP放大器的響應(yīng)6.2.3 負反饋動作6.3 OP放大器的增益與負反饋后電路的性能6.3.1 如果OP放大器的增益大,非反轉(zhuǎn)輸入端與反轉(zhuǎn)輸入端的電壓就變得相等6.3.2 在OP放大器的增益小的情況下,輸入輸出增益不是1/β6.3.3 在OP放大器的增益大的情況下,加負反饋后的增益接近1/β6.4 OP放大器對交流信號的響應(yīng)6.4.1 使用晶體管的OP放大器的響應(yīng)速度6.4.2 當(dāng)響應(yīng)過于快時,有時會發(fā)生振蕩6.5 加負反饋后的性能由環(huán)路增益決定6.5.1 負反饋電路的輸入輸出關(guān)系的一般表達式6.5.2 環(huán)路增益越大,輸入輸出增益越接近1/β小結(jié)第7章 用晶體管制作的OP放大器:基礎(chǔ)篇7.1 一個晶體管的OP放大器7.2 基于差動對和電阻負載的OP放大器7.3 基于差動對和電流反射鏡負載的OP放大器7.4 基于差動對、電流反射鏡、發(fā)射極接地電路的OP放大器7.5 基于差動對、電流反射鏡、發(fā)射極接地電路、電壓緩沖器的OP放大器7.6 轉(zhuǎn)換速率7.6.1 通過模擬確認7.6.2 發(fā)生轉(zhuǎn)換的原因7.6.3 改善轉(zhuǎn)換速率的方法7.6.4 基于發(fā)射極退化改善轉(zhuǎn)換速率的缺點小結(jié)第8章 用晶體管制作的OP放大器:應(yīng)用篇8.1 折疊共射共基型OP放大器8.1.1 折疊共射共基連接8.1.2 折疊共射共基型的OP放大器8.1.3 折疊共射共基型OP放大器的模擬8.2 基于折疊共射共基和共射共基自舉的OP放大器8.3 電流反射鏡型的OP放大器8.4 高轉(zhuǎn)換速率的OP放大器8.4.1 OP放大器內(nèi)部的電流源限制轉(zhuǎn)換速率8.4.2 高轉(zhuǎn)換速率OP放大器的設(shè)計8.4.3 高轉(zhuǎn)換速率OP放大器的模擬8.5 基于緩沖器和電流反射鏡的電流反饋型OP放大器8.5.1 GB積由外部的反饋電阻值決定8.5.2 確定電流反饋型OP放大器的反饋電阻值的方法8.5.3 電流反饋型OP放大器的模擬小結(jié)第9章 處理乘法運算的乘法電路9.1 基于對數(shù)變換的乘法電路9.2 基于差動放大電路的乘法電路9.2.1 差動放大電路實際上也是乘法電路9.2.2 乘法運算的狀態(tài)9.2.3 由于差動放大電路的傳輸特性是tanh函數(shù),所以乘法運算不能得到正確的結(jié)果9.3 吉伯(Gilbert)增益單元9.3.1 用tanh-1產(chǎn)生失真后輸入9.3.2 tanh-1電路的結(jié)構(gòu)9.3.3 追加了tanh-1電路的電流模式乘法電路9.3.4 直線性得到大幅度的改善9.3.5 能夠從屬連接的寬頻帶乘法器“吉伯增益單元”9.4 吉伯乘法器9.4.1 擴展為4象限乘法器小結(jié)第10章 高速型A-D轉(zhuǎn)換器10.1 計時電壓比較器10.1.1 用時鐘在工作的電壓比較器內(nèi)采樣10.1.2 準確的比較需要高的增益10.1.3 需要多高的增益?10.1.4 用正反饋獲得高的增益10.2 正反饋放大電路的設(shè)計10.2.1 簡化等效電路10.2.2 設(shè)計合成電阻RX使之成為負性電阻10.2.3 增益隨著時間而增大10.2.4 達到必要的增益所需的時間決定采樣頻率的極限10.3 完成計時電壓比較器10.3.1 追加變換計時控制電路10.3.2 追加提供初始電壓的電路10.3.3 把計時控制電路和提供初始電壓的電路組合到正反饋放大電路中10.3.4 偏置電流I0和負載電阻R1、R2的常數(shù)確定10.3.5 時常數(shù)的確認10.3.6 最高時鐘頻率是11MHz10.4 通過模擬確認動作10.4.1 計時電壓比較器的模擬10.4.2 2bit高速型A-D轉(zhuǎn)換器工作的模擬10.4.3 解析結(jié)果:A-D轉(zhuǎn)換器與所期待的一致小結(jié)第11章 ΔΣ型A-D轉(zhuǎn)換器11.1 環(huán)路增益減小失真和噪聲11.1.1 OP放大器與ΔΣ型A-D轉(zhuǎn)換器很相似11.1.2 環(huán)路增益減小末級的失真和噪聲11.1.3 給回路的一部分加以數(shù)字信號11.1.4 ΔΣ型A-D轉(zhuǎn)換器11.1.5 分辨率提高了,頻帶卻變窄了11.1.6 高階的回路濾波器使特性得到改善11.1.7 最終的輸出需要經(jīng)濾波取出11.1.8 即使1bit的數(shù)字路徑也OK11.2 低通ΔΣ型A-D轉(zhuǎn)換器11.2.1 gm-C濾波器11.2.2 未知參數(shù)的確定11.2.3 狀態(tài)模型(behavior model)11.2.4 內(nèi)部8bitΔΣ型A-D轉(zhuǎn)換器的狀態(tài)模擬11.2.5 環(huán)路濾波器的調(diào)整11.2.6 內(nèi)部3bit型ΔΣA-D轉(zhuǎn)換器11.2.7 S/N的測量方法11.2.8 內(nèi)部1bitΔΣ型A-D轉(zhuǎn)換器11.3 低通ΔΣ型A-D轉(zhuǎn)換器的晶體管化11.3.1 內(nèi)部1bit的A-D轉(zhuǎn)換器11.3.2 內(nèi)部1bit的D-A轉(zhuǎn)換器11.3.3 跨導(dǎo)11.3.4 調(diào)整11.4 頻帶路徑型ΔΣ型A-D轉(zhuǎn)換器11.4.1 中間頻率的A-D轉(zhuǎn)換11.4.2 行為頻帶路徑ΔΣ型A-D轉(zhuǎn)換器的設(shè)計11.4.3 行為頻帶路徑ΔΣ型A-D轉(zhuǎn)換器的模擬11.4.4 頻帶路徑ΔΣ型A-D轉(zhuǎn)換器的晶體管化11.4.5 晶體管化的頻帶路徑ΔΣ型A-D轉(zhuǎn)換器的模擬小結(jié)第12章 應(yīng)用跨導(dǎo)線性原理12.1 所謂跨導(dǎo)線性原理12.1.1 定義12.1.2 用雙極晶體管電路能夠表現(xiàn)任意函數(shù)12.1.3 跨導(dǎo)線性原理的推導(dǎo)12.1.4 溫度變化時,跨導(dǎo)線性電路是穩(wěn)定的12.2 基本的函數(shù)的合成12.2.1 一次方電路12.2.2 二次方電路12.2.3 n次方電路12.2.4 除法電路12.2.5 乘法電路12.2.6 用晶體管電路作成計算x2+2x+1的電路12.3 有多個跨導(dǎo)線性回路情況下的解析方法12.4 計算矢量振幅的電路12.4.1 計算二維矢量振幅的電路12.4.2 計算三維矢量振幅的電路12.5 回路內(nèi)有并聯(lián)連接的晶體管時的解析方法12.6 絕對值電路12.6.1 正、負值的輸入輸出12.6.2 函數(shù)的分解12.6.3 輸入電路12.6.4 輸出電路12.6.5 把輸入電路與輸出電路組合起來12.7 2象限平方電路12.8 三角函數(shù)發(fā)生電路12.8.1 差動結(jié)構(gòu)分解12.8.2 發(fā)生三角函數(shù)12.8.3 正弦波函數(shù)電路的模擬小結(jié)第13章 把文字描繪到示波器上的電路13.1 把文字“Q”描繪在示波器上13.1.1 給示波器輸入信號的條件13.1.2 生成平滑信號13.2 把三角波變換為平滑信號的晶體管電路13.2.1 1級差動對的輸入輸出特性——y=tanh x13.2.2 擴大線性范圍13.2.3 峰狀特性13.2.4 正弦波狀13.2.5 改變峰的高度13.3 文字“Q”的生成電路13.3.1 把差動對巧妙地組合起來,作成“Q”生成電路13.3.2 把tanh函數(shù)轉(zhuǎn)換成電路13.3.3 移動電壓的標定13.3.4 用電阻和電流源作成電壓移動電路13.3.5 尾電流值的設(shè)定13.4 實際的電路13.4.1 電路與電流源13.4.2 在文字“Q”電路與信號源之間插入偏置電路13.5 試制與工作的確認13.5.1 基板的制作與連接13.5.2 工作小結(jié)第14章 正確施加負反饋14.1 用煤氣熱水器體驗不穩(wěn)定的反饋14.1.1 手動控制煤氣量時水的溫度不穩(wěn)定14.1.2 不穩(wěn)定的主要原因是“遲鈍”14.1.3 巧妙地施加反饋的方法——慢慢地控制14.1.4 知道輸出結(jié)果之前施加前饋控制14.2 用人工OP放大器體驗不穩(wěn)定現(xiàn)象14.2.1 關(guān)注電子電路工作滯后的“相位滯后”問題14.2.2 人工OP放大器14.2.3 體驗不穩(wěn)定的工作14.2.4 增加放大級數(shù)會產(chǎn)生相位滯后,使環(huán)路變得不穩(wěn)定14.3 負反饋放大器產(chǎn)生振蕩的條件14.3.1 振蕩的機理14.3.2 振蕩難易的指標:相位余量和增益余量14.3.3 電源電壓與振蕩條件14.3.4 振蕩的條件14.4 伯德圖的畫法與使用方法14.4.1 RC低通濾波器的頻率特性14.4.2 伯德圖的描繪方法14.4.3 使用伯德圖也可以簡單地求得放大電路的合成增益14.4.4 使用伯德圖,簡單地理解相位補償?shù)姆椒?4.5 晶體管放大電路的穩(wěn)定性14.5.1 頻率解析的第一步從理解晶體管的等效電路開始14.5.2 3級放大電路的頻率特性14.5.3 頻帶寬的放大器14.5.4 簡單的相位補償方法14.6 從環(huán)路增益的頻率特性理解穩(wěn)定的程度14.6.1 OP放大器的相位補償概要14.6.2 反饋率與穩(wěn)定性的關(guān)系14.6.3 穩(wěn)定工作的條件14.6.4 要求更高的穩(wěn)定性時,需要犧牲GB積14.6.5 消除基于零點的極點的例子14.7 OP放大器穩(wěn)定性的討論14.7.1 用兩個放大級構(gòu)成的電路的模擬解析14.7.2 基于模擬的解析方法——不切斷回路,解析環(huán)路增益的頻率特性14.7.3 具體的解析方法14.7.4 結(jié)果:在相位余量為-20°處開始不穩(wěn)定14.7.5 尋找主極點和2次極點14.8 相位補償法14.8.1 窄頻帶法14.8.2 米勒補償法小結(jié)Appendix A 從半導(dǎo)體物理看到的雙極晶體管的工作Appendix B 米勒補償?shù)脑砼c極點分離Appendix C 正確地解析環(huán)路增益的方法Appendix D 修正節(jié)點解析法科學(xué)出版社下載區(qū)中有關(guān)本書的內(nèi)容與使用方法

編輯推薦

　　《活學(xué)活用電子技術(shù)：晶體管電路活用技巧》的前半部分介紹組成電路的基本單位的各種電路單元，后半部分是把所介紹的電路單元進行各種組合，作成OP放大器，以及A-D、D-A轉(zhuǎn)換器。另外，還將詳細介紹雙極晶體管最終的整合法則，即跨導(dǎo)線性原理。通過這《活學(xué)活用電子技術(shù)：晶體管電路活用技巧》，給大家奉獻出多種晶體管的美味菜肴，讀者如果能夠在組合晶體管的模擬與實驗中享受到樂趣。

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