電子電路:分析與設(shè)計

前言

　　由于物理學(xué)的重大突破，電子技術(shù)在20世紀(jì)取得了驚人的進(jìn)步，特別是近50年來，微電子技術(shù)和其他高新技術(shù)的飛速發(fā)展，已使工業(yè)、農(nóng)業(yè)、科技和國防領(lǐng)域，以及人們的社會生活發(fā)生了令人驚嘆的變革。如今，電子技術(shù)的應(yīng)用幾乎無處不在，生活中的各種家用電器、通信設(shè)備，工作中的辦公用具、現(xiàn)代化的生產(chǎn)設(shè)備……無不用到電子技術(shù)。即使在一個似乎與電子技術(shù)無關(guān)的生物學(xué)實驗室中，也能看到許多電子設(shè)備?！　”緯鴮⒂懻撘恍┏Ｓ没倦娐返姆治雠c設(shè)計方法，并列舉一些集成電路的應(yīng)用實例。所涉及的基本電路，現(xiàn)在大多數(shù)已有小規(guī)模和中規(guī)模集成電路產(chǎn)品。這些基本電路也是構(gòu)成各種功能完善的大規(guī)模集成電路的基本電路模塊。當(dāng)今世界集成電路日益更新，新產(chǎn)品層出不窮，讀者在掌握基本電子電路的工作原理、主要特性，以及電路之間的互聯(lián)匹配等基本知識之后，就可以對已有電子設(shè)備的電路進(jìn)行分析；也可以根據(jù)要求，通過閱讀廠家提供的器件產(chǎn)品手冊，以最少量的集成電路芯片，設(shè)計出性能可靠、成本低廉的應(yīng)用電子電路，乃至構(gòu)成某種功能完善的電子系統(tǒng)?！　”緯勺鳛榇髮Ｔ盒！半娮蛹夹g(shù)”課程的教學(xué)參考讀物，亦可作為相關(guān)專業(yè)工程技術(shù)人員進(jìn)修的教材和參考書。書中內(nèi)容既包含理論基礎(chǔ)知識，又包含電路實例，成書之前的手稿曾作為華中科技大學(xué)全校公共選修課的講義。筆者作為高校教師和《電子技術(shù)基礎(chǔ)》全國通用教材的編寫者之一，從來主張學(xué)生不應(yīng)只讀一本教材，多接觸一些不同風(fēng)格的著作，對知識的掌握和素質(zhì)的培養(yǎng)是十分有益的。　　本書在寫作中注意了以下幾點。　　1.注重原理分析　　本書用了較大篇幅研究各種基本電路的工作原理，并在討論中不回避必要的數(shù)學(xué)推導(dǎo)，如場效應(yīng)管模型、小信號條件、基本差分電路原理及cascode等電路的分析。對這些問題的掌握，將有助于理解不同集成電路的輸入、輸出特性，正確運用它們構(gòu)成性能優(yōu)良的電子系統(tǒng)。只有深入分析電路內(nèi)部原理，才有可能應(yīng)用它們做出創(chuàng)新性工作。此外，由于集成電路制造工藝的發(fā)展和設(shè)計方法及設(shè)計工具的進(jìn)步，越來越多的電路和系統(tǒng)設(shè)計工程師可能在將來的某一天也會涉及集成電路本身的設(shè)計，所以筆者認(rèn)為未雨綢繆，深入了解新型集成電路內(nèi)部結(jié)構(gòu)原理和分析方法是有益的。

內(nèi)容概要

　　《電子電路：分析與設(shè)計》以電子技術(shù)的最新進(jìn)展為藍(lán)本討論了電子電路的基本原理，以及分析與設(shè)計方法，并介紹了多種類型集成電路的工作原理、使用方法和典型應(yīng)用電路。全書共分7章：電子技術(shù)簡論，元器件及其模型，基本放大電路，CMOS邏輯電路基礎(chǔ)，信號產(chǎn)生電路，模擬集成電路應(yīng)用，模擬與數(shù)字接口電路?！　　峨娮与娐罚悍治雠c設(shè)計》內(nèi)容豐富，深入淺出，實用性強(qiáng)，既有理論基礎(chǔ)知識，又有大量電路實例，可供大專院校師生作為電子技術(shù)課程的教學(xué)參考讀物，或作為科技工作者自學(xué)進(jìn)修現(xiàn)代電子技術(shù)的教材，亦可供從事電子技術(shù)工作的工程技術(shù)人員參考。

書籍目錄

第1章　電子技術(shù)簡論1.1　電子系統(tǒng)與信號1.1.1　電子電路與系統(tǒng)1.1.2　信號及其表達(dá)1.1.3　本書所使用的符號1.1.4　模擬信號和數(shù)字信號1.2　電路的基本定律和定理1.2.1　直流電路1.2.2　廣義歐姆定律1.2.3　RLC電路1.3　電子電路的分析與設(shè)計1.3.1　電子電路的分析1.3.2　電子電路的設(shè)計第2章　元器件及其模型2.1　元件2.1.1　電路分析中的元件2.1.2　實際的元件2.2　半導(dǎo)體二極管2.2.1　二極管的主要特性2.2.2　二極管的模型2.2.3　特殊性能的二極管2.3　場效應(yīng)晶體管2.3.1　N溝道增強(qiáng)型MOS場效應(yīng)管的結(jié)構(gòu)和特性2.3.2　其他類型場效應(yīng)管的結(jié)構(gòu)和特性2.3.3　場效應(yīng)管的模型2.4　雙極結(jié)型晶體管2.4.1　雙極結(jié)型晶體管的結(jié)構(gòu)和特性2.4.2　雙極結(jié)型晶體管的模型2.5　集成電路的制造工藝和電路特點第3章　基本放大電路3.1　放大電路基礎(chǔ)3.1.1　放大電路模型3.1.2　放大電路的主要性能指標(biāo)3.2　單晶體管放大電路3.2.1　共源極（CS）和共射極（CE）放大電路3.2.2　共柵極（CG）和共基極（CB）放大電路3.2.3　共漏極（CD）和共集電極（CC）放大電路3.2.4　單管放大電路三種組態(tài)的特點3.3　模擬集成電路中常見的基本電路3.3.1　Cascode放大電路3.3.2　復(fù)合結(jié)構(gòu)放大電路3.3.3　電流源電路3.3.4　場效應(yīng)管基本差分放大電路3.3.5　雙極結(jié)型晶體管基本差分放大電路3.3.6　改進(jìn)的差分放大電路3.3.7　輸出電路3.4　集成運算放大器3.4.1　集成運算放大器的內(nèi)部電路3.4.2　運算放大器應(yīng)用電路的基本構(gòu)型3.5　反饋放大電路原理3.5.1　反饋的基本概念3.5.2　四種負(fù)反饋放大電路組態(tài)3.5.3　負(fù)反饋對放大電路性能的影響3.6　反饋放大電路的穩(wěn)定性3.6.1　反饋放大電路的波特圖3.6.2　反饋放大電路的穩(wěn)定3.6.3　放大電路自激的解決方法第4章　CMOS邏輯電路基礎(chǔ)4.1　開關(guān)電路4.1.1　機(jī)械開關(guān)電路4.1.2　互補(bǔ)開關(guān)電路4.1.3　MOS場效應(yīng)管開關(guān)電路4.2　CMOS邏輯集成電路的結(jié)構(gòu)和原理4.2.1　CMOS邏輯集成電路的一般結(jié)構(gòu)4.2.2　基本CMOS邏輯電路4.2.3　CMOS輸入電路4.2.4　CMOS輸出電路4.3　CMOS邏輯集成電路應(yīng)用中的實際問題4.3.1　通用邏輯集成電路的產(chǎn)品系列4.3.2　低壓CMOS通用邏輯系列的典型電路4.3.3　CMOS邏輯集成電路的幾項重要參數(shù)4.3.4　CMOS邏輯集成電路的對外接口第5章　信號產(chǎn)生電路5.1　正弦波振蕩電路5.1.1　正弦波振蕩電路基礎(chǔ)5.1.2　RC正弦波振蕩電路5.1.3　LC正弦波振蕩電路5.2　非正弦波產(chǎn)生電路5.2.1　比較器5.2.2　矩形波產(chǎn)生電路5.2.3　三角波和鋸齒波產(chǎn)生電路第6章　模擬集成電路應(yīng)用6.1　測量放大電路6.1.1　儀表放大器6.1.2　隔離放大器6.1.3　對數(shù)放大器6.1.4　D類低頻功率放大器6.2　信號運算處理電路6.2.1　基本運算電路6.2.2　模擬計算電路6.2.3　變跨導(dǎo)乘法器6.3　有源濾波電路6.3.1　濾波電路基礎(chǔ)6.3.2　巴特沃斯低通濾波電路6.3.3　切比雪夫和貝塞爾低通濾波電路6.3.4　高通濾波電路6.3.5　帶通濾波電路6.3.6　帶阻濾波電路6.3.7　全通恒時延濾波電路6.3.8　基于雙二次函數(shù)的狀態(tài)變量濾波電路6.4　電源電路6.4.1　線性穩(wěn)壓電路6.4.2　直流變換電路6.4.3　隔離電源第7章　模擬與數(shù)字接口電路7.1　D/A轉(zhuǎn)換器7.1.1　D/A轉(zhuǎn)換電路的基本原理7.1.2　D/A轉(zhuǎn)換器的主要參數(shù)7.1.3　串聯(lián)電阻拓?fù)銬/A轉(zhuǎn)換器7.1.4　倒T形電阻拓?fù)銬/A轉(zhuǎn)換器7.1.5　電容拓?fù)銬/A轉(zhuǎn)換器7.1.6　D/A轉(zhuǎn)換器的應(yīng)用7.2　直接比較型A/D轉(zhuǎn)換器7.2.1　A/D轉(zhuǎn)換器的基本原理7.2.2　A/D轉(zhuǎn)換器的主要參數(shù)7.2.3　分級比較型和逐次漸近型A/D轉(zhuǎn)換器7.2.4　電荷再分配型A/D轉(zhuǎn)換器7.3　積分型A/D轉(zhuǎn)換器7.3.1　雙積分型A/D轉(zhuǎn)換器7.3.2　V-F轉(zhuǎn)換型A/D轉(zhuǎn)換器7.4　單片數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)7.4.1　單片數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)MAX1277.4.2　單片數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)LM124587.5　模擬與數(shù)字接口電路的電路板布線參考文獻(xiàn)

章節(jié)摘錄

　　上述所有CMOS通用邏輯系列電路的邏輯電平、速度、電源等參數(shù)，以至封裝形式，均分別與相應(yīng)工藝制造的CMOS超大規(guī)模集成電路（VLSI）相匹配，包括CPU、存儲器、可編程邏輯器件，以及用目前流行工藝制造的專用集成電路。面對如此多樣的邏輯系列，應(yīng)用中需要仔細(xì)研究各芯片之間的接口特性，綜合平衡各方面要求來確定所用芯片的型號。那些提供CPU、存儲器、可編程邏輯器件的廠商也經(jīng)常會在Datasheet中對接口邏輯芯片的系列、品種提出建議?！　?.3.2低壓CMOS通用邏輯系列的典型電路　　早期的TTL和CMOS邏輯系列產(chǎn)品，如74Ls、CD4O00、74HC／HCT系列中，有大量的通用邏輯功能電路，電子工程師們普遍以各種功能電路的互連來設(shè)計不同的邏輯電路。現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，早已顛覆了原有的邏輯設(shè)計思想，大量的邏輯設(shè)計工作被轉(zhuǎn)移到計算機(jī)上以“軟”方法來完成，然后用可編程邏輯器件來實現(xiàn)千變?nèi)f化的硬件功能。于是，稍稍復(fù)雜一些的邏輯電路一般都用可編程邏輯電路實現(xiàn)。如果已轉(zhuǎn)人大批量生產(chǎn)，則經(jīng)常定制成專用集成電路，以降低成本和提高可靠性，并使知識產(chǎn)權(quán)得到保護(hù)。這使得花樣繁多的傳統(tǒng)通用邏輯功能電路失去了市場。另一方面，個人計算機(jī)和微處理機(jī)的快速進(jìn)步和普遍應(yīng)用，提出了對總線驅(qū)動電路和低功耗接口電路的大量需求。圖4.3.1和圖4.3.2所示的諸多邏輯系列，實際都是適應(yīng)上述兩方面的市場需求應(yīng)運而生的。這些邏輯系列往往比傳統(tǒng)TTL和CMOS邏輯系列的電路品種少很多，但增加了許多市場要求的新品種。

編輯推薦

　　本書用了較大篇幅研究各種基本電路的工作原理，并在討論中不回避必要的數(shù)學(xué)推導(dǎo)，如場效應(yīng)管模型、小信號條件、基本差分電路原理及Cascode等電路的分析。對這些問題的掌握，將有助于理解不同集成電路的輸入、輸出特性，正確運用它們構(gòu)成性能優(yōu)良的電子系統(tǒng)。只有深入分析電路內(nèi)部原理，才有可能應(yīng)用它們做出創(chuàng)新性工作?！　”緯勺鳛榇髮Ｔ盒！半娮蛹夹g(shù)”課程的教學(xué)參考讀物，亦可作為相關(guān)專業(yè)工程技術(shù)人員進(jìn)修的教材和參考書。書中內(nèi)容既包含理論基礎(chǔ)知識，又包含電路實例，成書之前的手稿曾作為華中科技大學(xué)全校公共選修課的講義。

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