内容简介
《国外电子与电气工程技术丛书·模拟电路设计:分立与集成(英文版)》以半导体物理理论为基础,注重阐述模拟电路技术和BiCMOS技术,注重物理概念的诠释,强调模拟电路的分离和和集成设计。全书主要内容有:PN结二极管、双极结型晶体管、MOS场效应晶体管、模拟集成电路构建、模拟集成电路、频率和时间响应、反馈、稳定性和噪声。
作者简介
Sergio France,出生在意大利,1980年开始在美国旧金山州立大学电气工程系授课,期间获得了伊利诺伊大学香槟分校博士学位,成为该系荣誉教授。在就任现职之前。Franc0博士拥有广泛的行业经验,在诸如固态物理学、模式识别、集成电路(IC)设计、医学电子、日用电子和汽车电子等领域工作过,发表论文颇丰,Franco博士还是《Design with OperationalAmplifiers and Analog Integrated Circuits》(McGraw—Hill Education,2014)和《ElectricCiruit Fundamentals》(Oxford University Press,1995)两本教科书的作者。
内页插图
目录
Preface
Chapter 1 Diodes and the pn Junction
1.1 The Ideal Diode
1.2 Basic Diode Applications
1.3 Operational Amplifiers and Diode Applications
1.4 Semiconductors
1.5 The pn Junction in Equilibrium
1.6 Effect of ExternaI Bias on the SCL Parameters
1.7 Thepn Diode Equation
1.8 The Reverse.Biased pn Junction
1.9 FOrward.Biased Diode Characteristics
1.10 Dc Analysis ofpn Diode Circuits
1.11 Ac Analysis ofpn Diode Circuits
1.12 Breakdown-Region Operation
1.13 Dc Power Supplies
Appendix 1A:SPICE Models for Diodes
References
Prohiems
Chapter 2 Bipolar Junction Transistors
2.1 Physical Structure of the BJT
2.2 Basic BJT Operation
2.3 The f.v Characteristics 0f BJTs
2.4 Operating Regions and BJT Models
2.5 The BJT as an Amplifier/Switch
2.6 Small.Signal Operation of the BJT
2.7 BJT Biasing for Amplifier Design
2.8 Basic Bipolar Voltage Amplifiers
2.9 Bipolar Voltage and Current Buffers
Appendix 2A:SPICE Models for BJTs
References
Problems
Chapter 3 MOS Field-E竹ect Transistors
3.1 Physical Structure of the MOSFET
3.2 The Threshold Voltage V
3.3 The n-Channel Characteristic
3.4 The i-v Characteristics of MOSFETs
3.5 MoSFETs in Resistive Dc Circuits
3.6 The MOSFET as an Amplifier/Switch
3.7 Small-Signal Operation of the MOSFET
3.8 Basic MOSFET VOItage Amplifiers
3.9 MOSFET Voltage and Current BufierS
3.10 The CMoS Inverter/Amplifier
Appendix 3A:SPICE Models for MOSFETS
References
Problems
Chapter 4 Building Blocks for Analog Integrated Circuits
4.1 Design Considerations in Monolithic Circuits
4.2 BJT CharacteristiCS and Models Revisited
4.3 MoSFET CharacteristiCS and Models Revisited
4.4 Darlington,Cascode,and Cascade Configurations
4.5 Differential Pairs
4.6 Common-Mode Rejection Ratio in Differential Pairs
4.7 Input Offset Voltage/Current in Differential Pairs
4.8 Current Mirrors
4.9 Differentiai Pairs with Active Loads
4.10 Bipolar Output Stages
4.11 CMOS Output Stages
Appendix 4A:Editing SPICE Netlists
References
Problems
Chapter 5 Analog Integrated Circuits
5.1 The btA741 Operational Amplifer
5.2 The Two-Stage CMOS Operational Amplifier
5.3 The F10lded.Cascode CMOS Operational Amplifier
5.4 Voltage Comparators
5.5 Current and Voltage References
5.6 Current-Mode Integrated Circuits
5.7 Fully Differential Operational Amplifiers
5.8 Switched.Capacitor Circuits
Appendix 5A:SPICE Macro—Models
References
Problems
Chapter 6 Frequency and Time Responses
6.1 High-Frequency BJT Model
6.2 High-Frequency MOSFET Model
6.3 Frequency Response of CE/CS Amplifiers
6.4 Frequency Response of Differential Amplifiers
6.5 Bipolar Voltage and Current Buffers
6.6 MOS Voltage and Current BUffers
6.7 Open-Circuit Time-Constant (OCTC) Analvsis
6.8 Frequency Response of Cascode Amplifiers
6.9 Frequency and Transient Responses of OpAmps 629
6.10 Diode Switching Transients 639
6.11 BJT Switching Transients 644
6.12 Transient Response of CMOS Gates and Voltage Comparators
Appendix 6A:Transfer Functions and Bode
Plots
References
Problems
Chapter 7 Feedback,Stability,and Noise
7.1 Negative-Feedback Basics
7.2 Effect of Feedback on Distortion-Noise,and Bandwidth
7.3 Feedback Topologies and Closed-Loop I/O Resistances
7.4 Practical Configurations and the Effect of Loading
7.5 Return Ratio Analysis
7.6 Blackman’S Impedance Formula and Injection Methods
7.7 Stability in Negative-Feedback Circuils
7.8 Dominant-Pole Compensation
7.9 Frequency Compensation of Monolithic Op Amps
7.10 Noise
References
Problems
Index
前言/序言
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《模拟电路设计:分立与集成》 精炼理论,实战演练,洞悉模拟世界的设计精髓 本书深入探讨模拟电路设计的核心原理与前沿技术,旨在为电子与电气工程领域的学生、研究人员及工程师提供一套全面、深入的学习与实践指南。本书以清晰的逻辑结构,由浅入深地解析了模拟电路设计的各个关键环节,从基础的元器件特性到复杂的系统集成,无不涵盖。 内容详述: 第一部分:模拟电路基础与分立元件设计 本部分奠定坚实的理论基础,重点关注分立元件在模拟电路设计中的应用。 绪论与基本概念: 介绍模拟电路设计的定义、重要性、发展历程以及基本电路分析方法。深入阐述了电压、电流、电阻、电容、电感等基本元件的物理特性、工作原理及其在电路中的作用。 半导体器件基础: 详细讲解二极管(包括PN结二极管、齐纳二极管、肖特基二极管等)和三极管(BJT和MOSFET)的结构、工作原理、特性曲线以及关键参数。通过大量的实例,展示如何利用这些器件构建基础的放大电路和开关电路。 基本放大电路: 深入剖析了共射放大器、共集放大器、共基放大器等各种单级放大电路的静态和动态分析。详细讲解了它们的增益、输入阻抗、输出阻抗、频率响应等性能指标,并探讨了偏置技术的选择和优化。 多级放大电路: 介绍耦合方式(RC耦合、变压器耦合、直接耦合)及其优缺点,分析了多级放大电路的整体性能提升。重点讲解了差动放大器的工作原理,这是许多集成运放的基础。 反馈与稳定性: 详细阐述了负反馈的原理、类型及其对电路性能(增益、带宽、失真、噪声)的改善作用。深入探讨了反馈放大器的稳定性问题,包括振荡的产生条件和抑制方法。 功率放大器: 介绍各种功率放大器类型(A类、B类、AB类、C类)的工作原理、效率和失真特性。重点讲解了互补对称电路(推挽电路)的设计与优化。 振荡器设计: 讲解了正弦波振荡器的基本原理(正反馈与频率选择),并详细介绍了LC振荡器(如哈特莱、考尔皮兹)、RC振荡器(如韦恩电桥、移相)以及晶体振荡器的设计与实现。 第二部分:集成模拟电路设计与专题 本部分将重心转移到集成电路(IC)设计,探讨了更复杂的模拟系统和先进的设计技术。 集成运放(Op-Amp)的原理与应用: 详细讲解了集成运放的内部结构、输入级、增益级、输出级的设计。重点分析了差动输入级、共模抑制比(CMRR)和开环增益。深入探讨了多种集成运放经典应用电路,如加法器、减法器、积分器、微分器、比较器、电压跟随器等,并分析了它们的实际性能。 有源滤波器设计: 讲解了滤波器(低通、高通、带通、带阻)的基本概念和分类。重点介绍了有源滤波器的优势,并详细讲解了Sallen-Key、多路反馈等经典有源滤波器拓扑的Butterworth、Chebyshev、Bessel等逼近方式的设计与分析。 信号调理与信号处理: 探讨了模拟信号的衰减、放大、滤波、隔离等处理技术。讲解了仪用放大器在精密测量中的应用,以及常用的采样保持电路。 数据转换器(ADC与DAC): 详细介绍了数模转换器(DAC)和模数转换器(ADC)的工作原理、主要类型(如逐次逼近型、Σ-Δ型、并行型等)及其关键性能指标(分辨率、采样率、线性度等)。 稳压器与电源管理: 讲解了线性稳压器(如LDO)和开关稳压器(如Buck、Boost、Buck-Boost)的设计原理、效率和瞬态响应。探讨了电源管理在现代电子系统中的重要性。 噪声与失真分析: 深入分析了模拟电路中各种噪声的来源(热噪声、散粒噪声、闪烁噪声等)及其对信号的影响。探讨了降低噪声的设计策略。详细讲解了模拟电路中的失真类型(谐波失真、互调失真)及其产生机理,并提出了减小失真的方法。 射频(RF)模拟电路设计: 简要介绍射频电路设计的特殊性,包括阻抗匹配、低噪声放大器(LNA)、混频器、振荡器等关键模块的设计考量。 版图设计与寄生效应: 简要介绍了集成电路的版图设计基本原则,以及工艺过程中的寄生电容、寄生电感等对模拟电路性能的影响。 特色与亮点: 理论与实践的完美结合: 本书不仅提供了详实的理论推导和概念阐释,更通过丰富的实例分析和设计流程,引导读者将理论知识转化为实际设计能力。 系统性的知识架构: 从基础元件到复杂系统,本书构建了一个完整而连贯的模拟电路设计知识体系,便于读者循序渐进地掌握。 注重设计思维: 强调不同设计约束下的权衡取舍,培养读者解决实际工程问题的分析能力和创新思维。 面向前沿: 涵盖了集成电路设计、数据转换、电源管理等与当前电子技术发展紧密相关的议题。 适用读者: 本书是电子工程、通信工程、微电子学、自动化等专业的本科生、研究生进行课程学习、毕业设计、科研工作的必备参考书。同时,也为从事模拟电路设计、系统集成、产品开发等工作的工程师提供了一本实用且权威的设计手册。 通过阅读本书,您将能够更深刻地理解模拟电路的内在奥秘,掌握高效的设计方法,从而自信地应对各类模拟电路设计挑战。