《普通高等教育“十一五”國家級規(guī)劃教材:電子線路基礎》是普通高等教育“十一五”國家級規(guī)劃教材,是關于電子線路設計基礎的教材。內容緊扣教育部高等學校電子信息與電氣信息類基礎課程教學指導分委員會制定的“電子線路與電子技術類課程教學基本要求”。 《普通高等教育“十一五”國家級規(guī)劃教材:電子線路基礎》共分六章,內容包括,半導體基礎、基本單元電路和輸出級、放大電路的頻率特性、集成運算放大器、放大電路反饋原理與穩(wěn)定化基礎、直流穩(wěn)壓電源。 學生通過學習《普通高等教育“十一五”國家級規(guī)劃教材:電子線路基礎》,可以系統(tǒng)地掌握電子線路的基本原理、基本概念和各種功能單元電路的工作原理和分析設計方法,為電子系統(tǒng)的工程實現(xiàn)和后續(xù)課程學習打下必備的基礎。 《普通高等教育“十一五”國家級規(guī)劃教材:電子線路基礎》強調理論聯(lián)系實際,注重培養(yǎng)學生解決實際問題的能力和工程實踐能力。《電子線路基礎》的主要特色是;強調基本知識點、強調eda的應用并給出實驗的建議內容。 《普通高等教育“十一五”國家級規(guī)劃教材:電子線路基礎》可作為高等學校理工科電子信息、通信、自動化、計算機等各專業(yè)本科生教材或教學參考書,可供研究生和教師參考,也可作為相關工程技術人員的參考書。
張曉林,北京航空航天大學通信與電子系統(tǒng)專業(yè)畢業(yè),獲工學博士學位;現(xiàn)任北京航空航天大學電子信息工程學院教授.博士生導師。航空電子重點實驗室主任、衛(wèi)星導航應用國家工程研究中心副主任,教育部國家集成電路人才培養(yǎng)基地負責人,國家級教學團隊和國防科技創(chuàng)新團隊負責人;電子學報常務編委,遙測遙控學刊編委;中國電子學會理事、教育工作委員會副主任,中國航空學會理事;教育部高等學校電子電氣基礎課程教學指導分委員會副主任委員、全國大學生電子設計競賽專家組組長、全國大學生電子設計競賽嵌入式系統(tǒng)競賽專家組組長等,曾獲國家級教學成果二等獎2項。主持完成多項國家和省部級科研項目,曾獲國家科技進步二等獎1項,省部級科技進步一等獎3項、二等獎5項、三等獎3項,結合科研發(fā)表論文100多篇、出版教材和著作8本,獲國家發(fā)明專利26項。長期從事信息傳輸與處理、飛行器測控通信與電子系統(tǒng)、集成電路SOC設計等教學科研工作,主講“電子電路I”“現(xiàn)代通信系統(tǒng)”、“集成電路與系統(tǒng)分析設計方法”等本科生與研究生課程。
1992年被授予航空航天部有突出貢獻專家稱號,1992年10月起享受國務院政府特殊津貼。2006年9月被教育部授予“國家級教學名師獎”。
第1章 半導體基礎
引言
1.1 半導體基礎知識
1.1.1 本征半導體
1.1.2 雜質半導體
1.1.3 載流子在半導體中的運動
1.2 pn結
1.2.1 pn結的形成過程
1.2.2 pn結的伏安特性
1.2.3 pn結和半導體二極管
1.3 雙極結型三極管(bjt)
1.3.1 bjt的結構和制造工藝
1.3.2 bjt的工作原理
1.3.3 bjt的器件模型
1.4 金屬-氧化物-場效應晶體管(mosfet)
1.4.1 mos管的結構和制造工藝
1.4.2 mos管的工作原理
1.4.3 mos管的伏安特性曲線和大信號特性方程
1.4.4 mos管的小信號模型
1.5 場效應管(fet)
1.5.1 場效應管及其分類
1.5.2 結型場效應管(jfet)的結構及工作原理
小結
習題
第2章 基本單元電路和輸出級
引言
2.1 基本單管放大器
2.1.1 共射組態(tài)
2.1.2 共基組態(tài)
2.1.3 共集組態(tài)(射隨器)
2.1.4 共源組態(tài)
2.1.5 共漏組態(tài)(源極跟隨器)
2.1.6 共柵組態(tài)
2.2 放大電路的分析方法
2.2.1 圖解分析法
2.2.2 等效電路分析法
2.3 放大電路的主要性能指標
2.3.1 放大倍數(shù)
2.3.2 最大輸出幅度
2.3.3 非線性失真
2.3.4 輸入電阻
2.3.5 輸出電阻
2.3.6 通頻帶
2.3.7 最大輸出功率與效率
2.3.8 失真和噪聲系數(shù)
2.4 集成電路中的電流源
2.4.1 穩(wěn)定偏置電路的重要性
2.4.2 鏡像電流源
2.5 差分放大電路的特性與分析
2.5.1 差放的偏置、輸入和輸出信號及連接方式
2.5.2 基本共射差放理想對稱時的大信號差模特性與非線性失真
2.5.3 基本共射差放理想對稱時的微變等效分析
2.5.4 jfet共源差放的大信號特性及差模電壓增益
2.5.5 mos共源差放微變等效分析
2.5.6 實際差放的共模抑制比
2.5.7 差分放大電路的應用舉例
2.6 mos模擬集成基本單元電路
2.6.1 mos電流源
2.6.2 mos單級放大器
2.6.3 mos源耦對與差分放大器
2.6.4 cmos互補輸出級
2.7 多級放大器
2.7.1 共集-共射,共集-共集及達林頓組態(tài)
2.7.2 串接組態(tài)
2.8 推挽輸出級放大電路
2.8.1 乙類推挽輸出級放大電路的組成與工作原理
2.8.2 甲乙類互補推挽輸出級放大電路的組成與工作原理
小結
習題
第3章 放大電路的頻率特性
引言
3.1 放大電路頻率特性的基本概念
3.1.1 頻率特性和通頻帶
3.1.2 頻率失真和相位失真
3.1.3 增益帶寬積
3.2 放大電路的波特圖
3.2.1 復頻域中的網(wǎng)絡函數(shù)
3.2.2 復頻率s=σ+jω的物理意義
3.2.3 網(wǎng)絡函數(shù)的零點、極點和零極圖
3.2.4 波特圖繪制方法
3.2.5 主極點的概念
3.2.6 開路時間常數(shù)分析法
3.3 單級放大電路的頻率特性分析
3.3.1 共射差放的高頻特性
3.3.2 用密勒定理及其近似條件分析bw
3.3.3 共基放大電路的頻率特性
3.3.4 共集放大電路的頻率特性
3.4 多級放大電路的頻率特性分析
小結
習題
第4章 集成運算放大器
引言
4.1 集成運放的主要技術參數(shù)
4.1.1 集成運放的主要直流和低頻參數(shù)
4.1.2 集成運放的主要交流參數(shù)
4.2 集成運放電路簡介
4.2.1 模擬標準雙極工藝典型運放電路
4.2.2 模擬cmos工藝典型運放電路
4.3 集成運放的等效模型及運算特性
4.3.1 理想集成運放
4.3.2 理想集成運放的等效模型
4.3.3 理想集成運放等效模型的應用舉例
4.4 運算放大器的應用
4.4.1 反饋的基本概念
4.4.2 反相放大器
4.4.3 同相放大器
4.4.4 差分放大器
4.4.5 積分器和微分器
4.4.6 電壓比較器
4.4.7 波形發(fā)生器
4.4.8 rc有源濾波器
小結
習題
第5章 放大電路反饋原理與穩(wěn)定化基礎
引言
5.1 反饋放大器的基本概念
5.1.1 反饋極性與反饋形式
5.1.2 理想反饋方塊圖和基本反饋方程式
5.1.3 環(huán)路增益和反饋深度
5.1.4 負反饋放大器的分類
5.2 負反饋對放大器性能的影響
5.2.1 閉環(huán)增益的穩(wěn)定性
5.2.2 輸入電阻
5.2.3 輸出電阻
5.2.4 信號源內阻對負反饋放大器性能的影響
5.2.5 關于負反饋改善非線性失真的證明及條件
5.2.6 負反饋放大器的噪聲特性
5.3 負反饋放大器的分析與計算
5.3.1 四種類型負反饋放大器的電壓增益avfs
5.3.2 深度負反饋時aufs的計算
5.3.3 負反饋放大器的方塊圖分析法(ab分離法)
5.4 負反饋對放大器頻域和時域特性的影響
5.4.1 負反饋對放大器傳輸函數(shù)零極點的影響
5.4.2 單極點閉環(huán)系統(tǒng)的響應特性
5.4.3 具有雙極點開環(huán)增益函數(shù)的負反饋系統(tǒng)
5.5 負反饋放大器的穩(wěn)定性
5.5.1 負反饋放大電路產生自激振蕩的原因及條件
5.5.2 負反饋放大電路穩(wěn)定性的判斷
5.5.3 穩(wěn)定裕度
5.6 相位補償原理與技術
5.6.1 主極點補償
5.6.2 極點分離的密勒電容補償
小結
習題
第6章 直流穩(wěn)壓電源
引言
6.1 穩(wěn)壓電路原理概述
6.2 直流穩(wěn)壓電源架構
6.3 整流電路
6.3.1 單相半波整流
6.3.2 單相全波整流
6.3.3 橋式整流
6.4 濾波電路
6.4.1 電容濾濁
6.4.2 電感電容濾波
6.5 穩(wěn)壓電路概述
6.5.1 穩(wěn)壓電路輸出電壓不穩(wěn)定的原因
6.5.2 穩(wěn)壓電路的技術指標
6.6 線性穩(wěn)壓電源
6.6.1 誤差放大電路
6.6.2 調整管
6.6.3 線性穩(wěn)壓電路
6.7 開關電源
6.7.1 開關電源概述
6.7.2 串聯(lián)型開關穩(wěn)壓電源
6.7.3 并聯(lián)開關穩(wěn)壓電源
6.8 穩(wěn)壓電源中的保護電路
6.9 集成穩(wěn)壓電源
6.9.1 μa7800系列穩(wěn)壓器
6.9.2 保護電路與啟動電路
6.10 基準穩(wěn)壓源
小結
習題
參考文獻
運算放大器(簡稱運放)是模擬系統(tǒng)和混合信號系統(tǒng)設計中使用頻繁的一個部分。作為一個獨立的系統(tǒng),運放電路含有自己的電流源、放大結構、輸入輸出級等單元,是前面所學部分的一個綜合,也可以作為前面所學內容的設計和應用,同時它又在實際應用中發(fā)揮著巨大的作用。隨著微電子技術的不斷發(fā)展,集成運算放大器的功能、種類以及特性都發(fā)生了極大的變化,新型的放大器也層出不窮,例如功率運算放大器、精密儀器用差分運算放大器、可控運算放大器等。由于具體結構不同,復雜程度不同,不同的運放可被用來實現(xiàn)從直流偏置的產生到高速放大或濾波等各種不同的功能。在運算放大器設計中,與類似的CMOS晶體管相比,BJT有很多優(yōu)點,例如對于給定的電流有更高的跨導、增益、更快的速度、更低的輸入偏移電壓和更低的輸入噪聲電壓,所以在需要直流耦合、低偏移量和低漂移的場合,雙極型結構可以提供優(yōu)異的模擬性能。然而,CMOS結構電路面積更小,消耗的能量更少,所以在構建信號處理系統(tǒng)數(shù)字部分以及嵌入式或便攜式系統(tǒng)中占有主導地位。
本章首先介紹集成運放的一些主要技術參數(shù);然后討論上述某些集成運放的原理,重點分析某些集成運放的特性,并介紹同類產品;最后介紹有關集成運放的實際應用知識。