《模擬電子技術/高等學校電子信息類專業系列教材》是高等院校電子類專業的基礎教材,全書共13章,分為電子電路基礎知識、基本電路及其應用、基本應用電路和模擬集成電路原理及半導體器件四個部分。本書采用“自頂向下”的層次結構,注重設計思想,全面地介紹了模擬電子學的基本技術和基本理論,內容豐富,實用性強,尤其是與Multisim軟件相結合,通過仿真輔助分析和設計驗證,提供了大量有價值的實例。本書的附錄還對線性電路的基本問題進行了歸納和總結。
《模擬電子技術/高等學校電子信息類專業系列教材》可用作高等院校模擬電子技術基礎課程的教材,也可作為工程技術人員的參考工具書。
“模擬電子電路”是電子、通信和計算機等專業的學科基礎課程。因為中學生所學課程中幾乎沒有涉及電子電路的內容,因此“模擬電子電路”是學生接觸“電子技術”的啟蒙課。作者在多年教學實踐中發現,采用傳統的從器件原理,到分立元件再到集成電路的教學思路,學生普遍感到入門難、學習枯燥、課程知識點零散龐雜,不易形成電子系統的整體概念,這對于本課程乃至后續專業學習和工作實踐均有不利的影響。
前期學習了側重掌握基本分析工具的“電路分析”課程之后,學生在學習模擬電子電路時,除了將分析方法進一步延伸到電子電路上外,核心的學習目的是進行電路設計。如今高性能集成電路已經廣泛普及,在工程實踐中更為重要的是確立設計框架,從宏觀上確定系統結構,通過理解器件的外部特性進行選型,并輔以相應的分析和驗證從而達到設計要求。
本書首先為讀者打下理論基礎,采用了從電子系統功能到系統構建,再從器件特性到器件原理的“自頂向下”的層次結構,體現從外部到內部,從整體到局部的逐步深化的認識過程,而不至于在學習之初時“見樹木而不見森林”,被大量的器件內部結構和原理等知識所困擾。同時,針對模擬電子電路實踐性強的特點,書中采用理論與仿真實驗緊密結合的教學形式,利用Multisim仿真軟件對所學內容進行分析和設計驗證。每一章的習題均分為分析題與設計題,旨在能夠更好地培養學生認識、分析和設計電路的能力。無論學生后續是側重混合電路系統設計,還是深入學習半導體和微電子學科,本書均能夠發揮良好的基礎作用。
本書整體分為四個部分,即第1~3章介紹模擬電路的基礎知識和分析方法,第4~7章為基本電路要素,第8~11章為基本應用電路,第12、13章為模擬集成電路和半導體器件,如圖0.1所示。
圖0.1本書內容框圖
第1章介紹電子電路基礎知識。考慮到讀者學習知識上的連續性,本書在電路理論(電路分析)的基礎上,從電信號和電子系統出發,介紹放大器的主要指標、電源設置和簡單應用,形成對模擬電子電路的宏觀認識; 第2、3章分別為放大電路的頻率響應和放大電路中的反饋。在學習模擬電路之前,先掌握電路系統中的兩個基本問題——頻率響應和反饋,掌握嚴密系統的分析方法,為后續學習各種功能電路打下基礎。
第4~7章,均從器件的外部特性出發,分別介紹集成運算放大器與集成電壓比較器、半導體二極管、雙極型晶體管和場效應管的基本電路。前三章的知識會幫助讀者深刻理解和掌握這四章的內容。第8~11章是各種應用型功能電路介紹,分別為有源濾波器、振蕩器、功率放大電路和電源電路,它們是模擬電路實際應用時的常見模塊。
最后,進一步深入器件內部,第12章介紹各種模擬集成電路內部電路原理,以便讀者更好地理解和應用集成電路,掌握基本集成電路結構和分析方法; 第13章半導體器件的物理機理,從微觀角度對半導體器件的內部結構和原理加以介紹,為今后微電子專業的學習打下基礎。
感謝清華大學出版社的大力支持和幫助。
謹將本書獻給一如既往支持我們工作的賢妻良母——陳力力女士。
作者2015年6月于上海
第1章電子電路基礎知識
1.1電信號
1.2電子系統
1.3放大電路
1.4放大電路的電源
1.5差分放大電路
1.6放大電路的傳輸特性
1.7放大電路的性能指標
1.8級聯放大電路
1.9計算機仿真
本章小結
習題
第2章放大電路的頻率響應
2.1概述
2.1.1為什么要研究放大電路的頻率響應
2.1.2頻率失真
2.2分析方法
2.2.1高通電路和低通電路
2.2.2三頻段近似分析法
2.3放大電路的頻率響應
2.4密勒效應
本章小結
習題
第3章放大電路中的反饋
3.1反饋的基本概念
3.2反饋的分類
3.3負反饋放大電路的四種組態
3.4反饋放大電路的基本方程
3.5負反饋對放大電路性能的影響
3.5.1提高增益的穩定性
3.5.2展寬頻帶
3.5.3減小非線性失真
3.5.4對輸入電阻和輸出電阻的影響
3.6反饋網絡的負載作用
3.6.1反饋網絡模型
3.6.2電壓串聯負反饋
3.6 3電流并聯負反饋
3.6.4電流串聯負反饋
3.6.5電壓并聯負反饋
3 7負反饋放大電路的穩定性
3.7.1負反饋放大電路產生自激振蕩的條件和原因
3.7.2反饋放大器的穩定判據
3.7.3負反饋放大電路的穩定裕度
3.7.4負反饋放大電路自激振蕩的消除方法
本章小結
習題
第4章集成運算放大器和電壓比較器
4.1集成運放的電壓傳輸特性
4.2應用電路
4.2.1反相電路
4.2.2同相電路
4.2.3差分電路
4.2.4加法電路
4.2.5積分電路
4.2.6微分電路
4.2.7電壓電流轉換電路
4.3集成運放的單電源供電
4.3.1單電源供電運放電路的特性
4.3.2單電源供電運放電路的偏置電路
4.3.3單電源供電運放電路的設計實例
4.4電壓反饋運放與電流反饋運放
4.4.1基本概念
4.4.2主要區別
4.4.3集成運放的參數
4.5集成電壓比較器
4.5.1集成電壓比較器的電壓傳輸特性
4.5.2電壓比較器的基本應用
4.5.3各種比較器電路簡介
4.5.4比較器的簡單應用
4.6模擬乘法器
4.6.1模擬乘法器的電路符號及其等效電路
4.6.2模擬乘法器的應用
本章小結
習題
第5章半導體二極管
5.1半導體二極管的外部特性
5.2半導體二極管模型
5.3應用電路分析與毆計
5.3.1整流電路
5.3.2二極管邏輯電路
5.3.3鉗位電路
5.3.4穩壓電路
5.3.5限幅電路
5.3.6顯示電路
5.3.7光控電路
5.4計算機仿真分析與設計
5.4.1二極管的伏安特性
5.4.2二極管的動態特性
5.4.3對數和指數放大電路
5.4.4基準電壓源設計
5.4.5限幅放大器
本章小結
習題
第6章雙極型晶體管
第7章場效應管
第8章有源濾波器
第9章信號產生電路
第10章功率放大電路
第11章直流電源電路
第12章模擬集成電路原理
第13章半導體器件的物理機理
附錄A線性電路的基本問題
參考文獻