內容簡介
《國外電子與電氣工程技術叢書·模擬電路設計:分立與集成(英文版)》以半導體物理理論為基礎,注重闡述模擬電路技術和BiCMOS技術,注重物理概念的詮釋,強調模擬電路的分離和和集成設計。全書主要內容有:PN結二極管、雙極結型晶體管、MOS場效應晶體管、模擬集成電路構建、模擬集成電路、頻率和時間響應、反饋、穩定性和噪聲。
作者簡介
Sergio France,齣生在意大利,1980年開始在美國舊金山州立大學電氣工程係授課,期間獲得瞭伊利諾伊大學香檳分校博士學位,成為該係榮譽教授。在就任現職之前。Franc0博士擁有廣泛的行業經驗,在諸如固態物理學、模式識彆、集成電路(IC)設計、醫學電子、日用電子和汽車電子等領域工作過,發錶論文頗豐,Franco博士還是《Design with OperationalAmplifiers and Analog Integrated Circuits》(McGraw—Hill Education,2014)和《ElectricCiruit Fundamentals》(Oxford University Press,1995)兩本教科書的作者。
內頁插圖
目錄
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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《模擬電路設計:分立與集成》 精煉理論,實戰演練,洞悉模擬世界的設計精髓 本書深入探討模擬電路設計的核心原理與前沿技術,旨在為電子與電氣工程領域的學生、研究人員及工程師提供一套全麵、深入的學習與實踐指南。本書以清晰的邏輯結構,由淺入深地解析瞭模擬電路設計的各個關鍵環節,從基礎的元器件特性到復雜的係統集成,無不涵蓋。 內容詳述: 第一部分:模擬電路基礎與分立元件設計 本部分奠定堅實的理論基礎,重點關注分立元件在模擬電路設計中的應用。 緒論與基本概念: 介紹模擬電路設計的定義、重要性、發展曆程以及基本電路分析方法。深入闡述瞭電壓、電流、電阻、電容、電感等基本元件的物理特性、工作原理及其在電路中的作用。 半導體器件基礎: 詳細講解二極管(包括PN結二極管、齊納二極管、肖特基二極管等)和三極管(BJT和MOSFET)的結構、工作原理、特性麯綫以及關鍵參數。通過大量的實例,展示如何利用這些器件構建基礎的放大電路和開關電路。 基本放大電路: 深入剖析瞭共射放大器、共集放大器、共基放大器等各種單級放大電路的靜態和動態分析。詳細講解瞭它們的增益、輸入阻抗、輸齣阻抗、頻率響應等性能指標,並探討瞭偏置技術的選擇和優化。 多級放大電路: 介紹耦閤方式(RC耦閤、變壓器耦閤、直接耦閤)及其優缺點,分析瞭多級放大電路的整體性能提升。重點講解瞭差動放大器的工作原理,這是許多集成運放的基礎。 反饋與穩定性: 詳細闡述瞭負反饋的原理、類型及其對電路性能(增益、帶寬、失真、噪聲)的改善作用。深入探討瞭反饋放大器的穩定性問題,包括振蕩的産生條件和抑製方法。 功率放大器: 介紹各種功率放大器類型(A類、B類、AB類、C類)的工作原理、效率和失真特性。重點講解瞭互補對稱電路(推挽電路)的設計與優化。 振蕩器設計: 講解瞭正弦波振蕩器的基本原理(正反饋與頻率選擇),並詳細介紹瞭LC振蕩器(如哈特萊、考爾皮茲)、RC振蕩器(如韋恩電橋、移相)以及晶體振蕩器的設計與實現。 第二部分:集成模擬電路設計與專題 本部分將重心轉移到集成電路(IC)設計,探討瞭更復雜的模擬係統和先進的設計技術。 集成運放(Op-Amp)的原理與應用: 詳細講解瞭集成運放的內部結構、輸入級、增益級、輸齣級的設計。重點分析瞭差動輸入級、共模抑製比(CMRR)和開環增益。深入探討瞭多種集成運放經典應用電路,如加法器、減法器、積分器、微分器、比較器、電壓跟隨器等,並分析瞭它們的實際性能。 有源濾波器設計: 講解瞭濾波器(低通、高通、帶通、帶阻)的基本概念和分類。重點介紹瞭有源濾波器的優勢,並詳細講解瞭Sallen-Key、多路反饋等經典有源濾波器拓撲的Butterworth、Chebyshev、Bessel等逼近方式的設計與分析。 信號調理與信號處理: 探討瞭模擬信號的衰減、放大、濾波、隔離等處理技術。講解瞭儀用放大器在精密測量中的應用,以及常用的采樣保持電路。 數據轉換器(ADC與DAC): 詳細介紹瞭數模轉換器(DAC)和模數轉換器(ADC)的工作原理、主要類型(如逐次逼近型、Σ-Δ型、並行型等)及其關鍵性能指標(分辨率、采樣率、綫性度等)。 穩壓器與電源管理: 講解瞭綫性穩壓器(如LDO)和開關穩壓器(如Buck、Boost、Buck-Boost)的設計原理、效率和瞬態響應。探討瞭電源管理在現代電子係統中的重要性。 噪聲與失真分析: 深入分析瞭模擬電路中各種噪聲的來源(熱噪聲、散粒噪聲、閃爍噪聲等)及其對信號的影響。探討瞭降低噪聲的設計策略。詳細講解瞭模擬電路中的失真類型(諧波失真、互調失真)及其産生機理,並提齣瞭減小失真的方法。 射頻(RF)模擬電路設計: 簡要介紹射頻電路設計的特殊性,包括阻抗匹配、低噪聲放大器(LNA)、混頻器、振蕩器等關鍵模塊的設計考量。 版圖設計與寄生效應: 簡要介紹瞭集成電路的版圖設計基本原則,以及工藝過程中的寄生電容、寄生電感等對模擬電路性能的影響。 特色與亮點: 理論與實踐的完美結閤: 本書不僅提供瞭詳實的理論推導和概念闡釋,更通過豐富的實例分析和設計流程,引導讀者將理論知識轉化為實際設計能力。 係統性的知識架構: 從基礎元件到復雜係統,本書構建瞭一個完整而連貫的模擬電路設計知識體係,便於讀者循序漸進地掌握。 注重設計思維: 強調不同設計約束下的權衡取捨,培養讀者解決實際工程問題的分析能力和創新思維。 麵嚮前沿: 涵蓋瞭集成電路設計、數據轉換、電源管理等與當前電子技術發展緊密相關的議題。 適用讀者: 本書是電子工程、通信工程、微電子學、自動化等專業的本科生、研究生進行課程學習、畢業設計、科研工作的必備參考書。同時,也為從事模擬電路設計、係統集成、産品開發等工作的工程師提供瞭一本實用且權威的設計手冊。 通過閱讀本書,您將能夠更深刻地理解模擬電路的內在奧秘,掌握高效的設計方法,從而自信地應對各類模擬電路設計挑戰。