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模拟电路原理与设计
作者：姚剑清，张宁波 著
出版社：北京邮电大学出版社
出版时间：2020-08-01
ISBN：9787563561216
定价：¥39.00
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内容简介
本书包括了电子和模拟电路工程师所必须掌握的最基本的分析技术和概念；从最底层的电路理论（拉普拉斯变换、传递函数、频率响应、伯德图和时域响应等）出发，然后介绍运算放大器的电路和参数（摆速的计算、失调的组成等），并提升至顶层的电路技术（带隙基准源和全差分运放的频域分析等）。此外，书中结合了实际工程中的案例，对部分基本原理进行了讲解。本书面向的是通信电子类工程师、大学教师以及在校研究生。
作者简介
张宁波，博士，北京邮电大学副教授，硕士生导师，目前从事模拟电路、数字系统设计、数字信号处理、人工智能物联网等方面的研究和教学工作，发表SCI、EI论文50多篇，获得授权发明专利10余项。
目录
模拟电路原理与设计
目录
目录
第1章电路理论1
1.1电路定理1
1.1.1基尔霍夫电流和电压定律1
1.1.2叠加定理1
1.1.3戴维南定理与诺顿定理2
1.1.4电流源、电压源和受控源3
1.1.5符号使用规则4
1.2从复指数信号到傅里叶变换5
1.2.1复指数信号与频率谱5
1.2.2傅里叶变换7
1.3拉普拉斯变换8
1.3.1从傅里叶变换到拉普拉斯变换8
1.3.2电容和电感阻抗的拉普拉斯变换9
1.4传递函数10
1.4.1串联电容电路10
1.4.2并联电容电路11
1.5零点与极点11
1.6频率响应11
1.6.1图解法12
1.6.2解析法13
1.7伯德图14
1.7.1串联电容电路的伯德图14
1.7.2并联电容电路的伯德图15
1.7.3放大器的频率响应16
1.8时间响应17
1.8.1一阶电路17
1.8.2二阶电路18
1.9小结18
练习题19
第2章半导体二极管与双极型晶体管21
2.1半导体二极管21
2.1.1直流特性21
2.1.2PN结的性质22
2.1.3大信号模型25
2.1.4小信号模型26
2.2双极型晶体管27
2.2.1物理结构与电路符号27
2.2.2工作原理28
2.2.3大信号特性29
2.2.4小信号参数与模型30
2.3小结32
练习题32
第3章MOS晶体管34
3.1物理结构与工作原理34
3.1.1NMOS管的结构34
3.1.2沟道的生成35
3.1.3三个工作区36
3.1.4导出iDvDS关系式37
3.1.5NMOS管的电路符号39
3.2大信号特性40
3.2.1传递特性曲线40
3.2.2输出特性曲线41
3.2.3亚阈值区42
3.2.4PMOS管的电特性43
3.3小信号参数与模型44
3.3.1计算跨导44
3.3.2小信号模型46
3.3.3体效应47
3.4三种MOS基本放大器48
3.4.1共源放大器(CS)48
3.4.2共栅放大器(CG)48
3.4.3共漏放大器(CD)50
3.5MOS管的高频特性51
3.5.1栅极与沟道之间的电容51
3.5.2栅极与源漏区之间的重叠电容52
3.5.3结电容52
3.5.4高频模型52
3.6基本放大器的高频特性53
3.6.1MOS管的Miller效应53
3.6.2共源放大器54
3.6.3共栅放大器54
3.6.4源极跟随器56
3.7小结57
练习题57
第4章理想运算放大器60
4.1什么是理想运算放大器60
4.2反相放大器61
4.2.1反相放大器分析61
4.2.2反相放大器用作加法器63
4.3同相放大器63
4.3.1同相放大器分析63
4.3.2电压跟随器64
4.4运放的基本应用65
4.4.1电流电压转换器65
4.4.2电压电流转换器66
4.4.3差值放大器67
4.4.4测量放大器68
4.4.5阻抗元件反相放大器70
4.4.6反相积分器71
4.4.7精密半波整流器73
4.5运放电路的设计74
4.5.1基准电压源设计74
4.5.2桥式电路设计75
4.6小结76
练习题76
第5章运算放大器的参数78
5.1输入参数78
5.1.1输入电阻ri78
5.1.2输入电容Ci79
5.1.3输入失调电压VOS79
5.1.4输入共模电压范围VICR79
5.2输出参数80
5.3传递参数80
5.3.1差分电压增益Ad80
5.3.2带宽BW80
5.3.3单位增益带宽f181
5.3.4增益带宽积GBW81
5.3.5共模抑制比CMRR81
5.3.6电源抑制比PSRR81
5.3.7摆速SR82
5.3.8总谐波失真THD83
5.3.9稳定时间ts84
5.3.10相位裕度Φm和幅值裕度Am84
5.4闭环放大器的低频增益85
5.4.1实际反相放大器的低频增益85
5.4.2实际同相放大器的低频增益86
5.5闭环放大器的频率响应86
5.5.1实际运放的开环频率特性86
5.5.2实际的闭环频率特性87
5.6摆速与带宽88
5.6.1上升摆速SR+的计算88
5.6.2下降摆速SR-的计算89
5.6.3反馈使运放回到线性状态90
5.6.4带宽90
5.6.5摆速与带宽的关系91
5.7失调电压91
5.7.1差分级输入管引起的失调电压91
5.7.2差分级负载电阻引起的失调电压93
5.7.3失调电压的漂移94
5.8小结94
练习题94
第6章反馈96
6.1基本反馈理论96
6.2负反馈的优点97
6.2.1降低增益敏感度和非线性失真97
6.2.2扩展带宽98
6.2.3抑制噪声98
6.3四种反馈结构99
6.3.1理想情况下的参数计算100
6.3.2实际电路的参数计算103
6.4稳定性与环路增益105
6.4.1稳定性问题106
6.4.2如何确定环路增益106
6.5放大器的伯德图107
6.5.1两极点放大器107
6.5.2三极点放大器108
6.5.3反馈放大器的环路增益108
6.6稳定性判据109
6.6.1奈奎斯特判据109
6.6.2用伯德图判别稳定性111
6.6.3相位裕度和幅值裕度112
6.7小结113
练习题113
第7章频率补偿115
7.1主极点补偿115
7.1.1利用负载电容的主极点补偿115
7.1.2利用Miller电容的主极点补偿118
7.2幅值补偿123
7.3超前补偿124
7.4同相与反相放大器的环路增益125
7.5小结126
练习题127
第8章滤波器128
8.1滤波器的性能指标128
8.2滤波器的传递函数129
8.2.1巴特沃斯滤波器129
8.2.2切比雪夫滤波器131
8.3关于滤波器系数表133
8.4有源低通滤波器设计134
8.4.1一阶低通滤波器134
8.4.2二阶低通滤波器135
8.4.3高阶低通滤波器136
8.5有源高通滤波器设计137
8.6有源带通和带阻滤波器设计138
8.7开关电容滤波器138
8.7.1基本原理139
8.7.2开关电容滤波器举例140
8.7.3实际的开关电容电路141
8.7.4非重叠两相时钟发生电路142
8.8开关电容电路142
8.8.1开关电容放大器143
8.8.2放大器的精度143
8.8.3放大器的速度144
8.8.4开关电容电路小结145
8.9小结145
练习题145
第9章振荡器147
9.1基本原理147
9.1.1振荡的条件147
9.1.2相移与频率稳定性148
9.1.3振荡器的增益149
9.1.4运放对振荡器的影响149
9.2桥式振荡器150
9.3相移振荡器151
9.3.1单级相移振荡器152
9.3.2多级相移振荡器152
9.4高频振荡器153
9.4.1考毕兹振荡器153
9.4.2晶体振荡器154
练习题155
第10章电流镜156
10.1MOS两管电流镜156
10.2局部反馈电流镜158
10.3cascode电流镜159
10.4Wilson电流镜161
10.5有源负载放大器163
10.5.1双极有源负载放大器163
10.5.2MOS有源负载放大器166
10.6小结168
练习题169
第11章基准源170
11.1MOS Widlar小电流基准源170
11.2电流源的电源敏感度172
11.2.1利用基射压降的基准电流源172
11.2.2利用阈值电压的基准电流源173
11.3CMOS自偏置电流源174
11.4电流源的温度敏感度176
11.5带隙基准电压源177
11.5.1基本原理177
11.5.2双极带隙基准源电路180
11.5.3CMOS带隙基准源电路181
11.6小结183
练习题184
第12章CMOS集成运算放大器185
12.1MOS差分级185
12.1.1电阻负载MOS差分级185
12.1.2电流镜负载CMOS差分级187
12.2CMOS运算放大器189
12.2.1低频电压增益189
12.2.2共模输入电压范围190
12.2.3共模抑制比191
12.2.4输入失调电压192
12.2.5输入级的PMOS与NMOS194
12.2.6过驱电压与沟道长度194
12.3CMOS cascode运算放大器195
12.3.1基本cascode运放电路195
12.3.2cascode结构的小信号参数196
12.4CMOS望远镜式cascode运算放大器198
12.5宽摆幅cascode电流镜199
12.6CMOS折叠式cascode运算放大器201
12.7CMOS cascode结构的频率特性202
12.8小结204
练习题204
第13章全差分运算放大器206
13.1全差分运放与单边输出运放206
13.2全差分运放的优点207
13.3全差分运放的使用208
13.3.1单边信号向差分信号的转换208
13.3.2输入共模控制端的连接210
13.4小信号模型210
13.5共模反馈原理212
13.5.1简单全差分运放212
13.5.2共模反馈的实现214
13.5.3输入共模信号与共模控制信号215
13.5.4差分输入信号与共模反馈回路216
13.5.5共模反馈回路的带宽217
13.6共模反馈网络217
13.7实际的全差分运放电路219
13.7.1望远镜式cascode全差分运放220
13.7.2折叠式cascode全差分运放221
13.8小结221
练习题222
部分练习题答案223
参考文献226
索引228
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第1章电路理论1
1.1电路定理1
1.1.1基尔霍夫电流和电压定律1
1.1.2叠加定理1
1.1.3戴维南定理与诺顿定理2
1.1.4电流源、电压源和受控源3
1.1.5符号使用规则4
1.2从复指数信号到傅里叶变换5
1.2.1复指数信号与频率谱5
1.2.2傅里叶变换7
1.3拉普拉斯变换8
1.3.1从傅里叶变换到拉普拉斯变换8
1.3.2电容和电感阻抗的拉普拉斯变换9
1.4传递函数10
1.4.1串联电容电路10
1.4.2并联电容电路11
1.5零点与极点11
1.6频率响应11
1.6.1图解法12
1.6.2解析法13
1.7伯德图14
1.7.1串联电容电路的伯德图14
1.7.2并联电容电路的伯德图15
1.7.3放大器的频率响应16
1.8时间响应17
1.8.1一阶电路17
1.8.2二阶电路18
1.9小结18
练习题19
第2章半导体二极管与双极型晶体管21
2.1半导体二极管21
2.1.1直流特性21
2.1.2PN结的性质22
2.1.3大信号模型25
2.1.4小信号模型26
2.2双极型晶体管27
2.2.1物理结构与电路符号27
2.2.2工作原理28
2.2.3大信号特性29
2.2.4小信号参数与模型30
2.3小结32
练习题32
第3章MOS晶体管34
3.1物理结构与工作原理34
3.1.1NMOS管的结构34
3.1.2沟道的生成35
3.1.3三个工作区36
3.1.4导出iDvDS关系式37
3.1.5NMOS管的电路符号39
3.2大信号特性40
3.2.1传递特性曲线40
3.2.2输出特性曲线41
3.2.3亚阈值区42
3.2.4PMOS管的电特性43
3.3小信号参数与模型44
3.3.1计算跨导44
3.3.2小信号模型46
3.3.3体效应47
3.4三种MOS基本放大器48
3.4.1共源放大器(CS)48
3.4.2共栅放大器(CG)48
3.4.3共漏放大器(CD)50
3.5MOS管的高频特性51
3.5.1栅极与沟道之间的电容51
3.5.2栅极与源漏区之间的重叠电容52
3.5.3结电容52
3.5.4高频模型52
3.6基本放大器的高频特性53
3.6.1MOS管的Miller效应53
3.6.2共源放大器54
3.6.3共栅放大器54
3.6.4源极跟随器56
3.7小结57
练习题57
第4章理想运算放大器60
4.1什么是理想运算放大器60
4.2反相放大器61
4.2.1反相放大器分析61
4.2.2反相放大器用作加法器63
4.3同相放大器63
4.3.1同相放大器分析63
4.3.2电压跟随器64
4.4运放的基本应用65
4.4.1电流电压转换器65
4.4.2电压电流转换器66
4.4.3差值放大器67
4.4.4测量放大器68
4.4.5阻抗元件反相放大器70
4.4.6反相积分器71
4.4.7精密半波整流器73
4.5运放电路的设计74
4.5.1基准电压源设计74
4.5.2桥式电路设计75
4.6小结76
练习题76
第5章运算放大器的参数78
5.1输入参数78
5.1.1输入电阻ri78
5.1.2输入电容Ci79
5.1.3输入失调电压VOS79
5.1.4输入共模电压范围VICR79
5.2输出参数80
5.3传递参数80
5.3.1差分电压增益Ad80
5.3.2带宽BW80
5.3.3单位增益带宽f181
5.3.4增益带宽积GBW81
5.3.5共模抑制比CMRR81
5.3.6电源抑制比PSRR81
5.3.7摆速SR82
5.3.8总谐波失真THD83
5.3.9稳定时间ts84
5.3.10相位裕度Φm和幅值裕度Am84
5.4闭环放大器的低频增益85
5.4.1实际反相放大器的低频增益85
5.4.2实际同相放大器的低频增益86
5.5闭环放大器的频率响应86
5.5.1实际运放的开环频率特性86
5.5.2实际的闭环频率特性87
5.6摆速与带宽88
5.6.1上升摆速SR+的计算88
5.6.2下降摆速SR-的计算89
5.6.3反馈使运放回到线性状态90
5.6.4带宽90
5.6.5摆速与带宽的关系91
5.7失调电压91
5.7.1差分级输入管引起的失调电压91
5.7.2差分级负载电阻引起的失调电压93
5.7.3失调电压的漂移94
5.8小结94
练习题94
第6章反馈96
6.1基本反馈理论96
6.2负反馈的优点97
6.2.1降低增益敏感度和非线性失真97
6.2.2扩展带宽98
6.2.3抑制噪声98
6.3四种反馈结构99
6.3.1理想情况下的参数计算100
6.3.2实际电路的参数计算103
6.4稳定性与环路增益105
6.4.1稳定性问题106
6.4.2如何确定环路增益106
6.5放大器的伯德图107
6.5.1两极点放大器107
6.5.2三极点放大器108
6.5.3反馈放大器的环路增益108
6.6稳定性判据109
6.6.1奈奎斯特判据109
6.6.2用伯德图判别稳定性111
6.6.3相位裕度和幅值裕度112
6.7小结113
练习题113
第7章频率补偿115
7.1主极点补偿115
7.1.1利用负载电容的主极点补偿115
7.1.2利用Miller电容的主极点补偿118
7.2幅值补偿123
7.3超前补偿124
7.4同相与反相放大器的环路增益125
7.5小结126
练习题127
第8章滤波器128
8.1滤波器的性能指标128
8.2滤波器的传递函数129
8.2.1巴特沃斯滤波器129
8.2.2切比雪夫滤波器131
8.3关于滤波器系数表133
8.4有源低通滤波器设计134
8.4.1一阶低通滤波器134
8.4.2二阶低通滤波器135
8.4.3高阶低通滤波器136
8.5有源高通滤波器设计137
8.6有源带通和带阻滤波器设计138
8.7开关电容滤波器138
8.7.1基本原理139
8.7.2开关电容滤波器举例140
8.7.3实际的开关电容电路141
8.7.4非重叠两相时钟发生电路142
8.8开关电容电路142
8.8.1开关电容放大器143
8.8.2放大器的精度143
8.8.3放大器的速度144
8.8.4开关电容电路小结145
8.9小结145
练习题145
第9章振荡器147
9.1基本原理147
9.1.1振荡的条件147
9.1.2相移与频率稳定性148
9.1.3振荡器的增益149
9.1.4运放对振荡器的影响149
9.2桥式振荡器150
9.3相移振荡器151
9.3.1单级相移振荡器152
9.3.2多级相移振荡器152
9.4高频振荡器153
9.4.1考毕兹振荡器153
9.4.2晶体振荡器154
练习题155
第10章电流镜156
10.1MOS两管电流镜156
10.2局部反馈电流镜158
10.3cascode电流镜159
10.4Wilson电流镜161
10.5有源负载放大器163
10.5.1双极有源负载放大器163
10.5.2MOS有源负载放大器166
10.6小结168
练习题169
第11章基准源170
11.1MOS Widlar小电流基准源170
11.2电流源的电源敏感度172
11.2.1利用基射压降的基准电流源172
11.2.2利用阈值电压的基准电流源173
11.3CMOS自偏置电流源174
11.4电流源的温度敏感度176
11.5带隙基准电压源177
11.5.1基本原理177
11.5.2双极带隙基准源电路180
11.5.3CMOS带隙基准源电路181
11.6小结183
练习题184
第12章CMOS集成运算放大器185
12.1MOS差分级185
12.1.1电阻负载MOS差分级185
12.1.2电流镜负载CMOS差分级187
12.2CMOS运算放大器189
12.2.1低频电压增益189
12.2.2共模输入电压范围190
12.2.3共模抑制比191
12.2.4输入失调电压192
12.2.5输入级的PMOS与NMOS194
12.2.6过驱电压与沟道长度194
12.3CMOS cascode运算放大器195
12.3.1基本cascode运放电路195
12.3.2cascode结构的小信号参数196
12.4CMOS望远镜式cascode运算放大器198
12.5宽摆幅cascode电流镜199
12.6CMOS折叠式cascode运算放大器201
12.7CMOS cascode结构的频率特性202
12.8小结204
练习题204
第13章全差分运算放大器206
13.1全差分运放与单边输出运放206
13.2全差分运放的优点207
13.3全差分运放的使用208
13.3.1单边信号向差分信号的转换208
13.3.2输入共模控制端的连接210
13.4小信号模型210
13.5共模反馈原理212
13.5.1简单全差分运放212
13.5.2共模反馈的实现214
13.5.3输入共模信号与共模控制信号215
13.5.4差分输入信号与共模反馈回路216
13.5.5共模反馈回路的带宽217
13.6共模反馈网络217
13.7实际的全差分运放电路219
13.7.1望远镜式cascode全差分运放220
13.7.2折叠式cascode全差分运放221
13.8小结221
练习题222
部分练习题答案223
参考文献226
索引228
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