电源管理芯片设计教程廖永波 9787502459222 冶金工业出版社 pdf epub mobi txt 电子书 下载 2025

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廖永波，鞠家欣 著

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出版社： 冶金工业出版社

ISBN：9787502459222

商品编码：29220398343

包装：平装

出版时间：2012-05-01

基本信息

书名：电源管理芯片设计教程廖永波

定价：24.00元

作者：廖永波,鞠家欣

出版社：冶金工业出版社

出版日期：2012-05-01

ISBN：9787502459222

字数：

页码：

版次：1

装帧：平装

开本：16开

商品重量：0.200kg

编辑推荐

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内容提要

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　　《电源管理芯片设计教程》简要介绍了稳压电源及DC-DC变换器的发展趋势和基本原理；根据功能要求和性能指标，在简明电路总体设计的基础上，对各功能模块和整体电路进行了设计、仿真与验证的说明；此外，根据某工艺线的0.5μm工艺规则进行了版图设计和验证。本书内容包括绪论，Workview软件，DC-DC变换器的基本原理，控制电路中各子模块设计与仿真验证，整体电路仿真，工艺、版图设计和验证。
　　《电源管理芯片设计教程》适合微电子专业的大学生、研究生和从事模拟IC设计的工程师阅读参考。

目录

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作者介绍

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文摘

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序言

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模拟电路设计精要：从原理到实践 本书旨在为电子工程领域的初学者和进阶者提供一套全面、深入的模拟电路设计指南。我们将从最基础的半导体器件特性出发，循序渐进地讲解各类模拟电路模块的设计理念、关键参数以及实际应用中的挑战与解决方案。本书内容严谨，理论扎实，同时注重实践操作，力求帮助读者构建扎实的模拟电路设计能力。 第一章：半导体器件基础与模型 本章将深入剖析晶体管（BJT和MOSFET）的基本工作原理。我们将详细介绍p-n结的特性，分析不同偏置下的载流子行为，并阐述二极管的正向和反向特性。对于晶体管，我们将区分双极结型晶体管（BJT）和金属-氧化物-半导体场效应晶体管（MOSFET）的工作区域，包括放大区、饱和区和截止区。 在此基础上，我们将介绍用于电路分析的各种半导体器件模型。从直流小信号模型，到交流小信号模型（如混合-π模型），再到更复杂的模型，我们将解释它们是如何由器件的物理特性推导而来，以及在不同应用场景下选择合适模型的重要性。模型参数的提取和辨识是本章的重点，我们将探讨如何通过实验或仿真来获取这些参数，并理解参数的容差对电路性能的影响。 第二章：放大器设计原理 放大器是模拟电路中最基本也是最重要的构建模块之一。本章将系统介绍各种类型的放大器，包括但不限于： 单级放大器： 我们将深入分析共发射极放大器、共集电极（射随器）放大器、共基极放大器以及共漏极（源随器）放大器和共栅放大器的工作原理。针对每种配置，我们将详细推导其电压增益、输入阻抗、输出阻抗，并分析不同负载和信号源对这些参数的影响。 多级放大器： 了解如何将多个单级放大器级联以实现更高的增益和更好的阻抗匹配。我们将讨论级联的各种方式，如直接耦合、RC耦合和变压器耦合，并分析级联效应带来的增益、带宽和失真变化。 差分放大器： 差分放大器在抑制共模噪声和实现高输入阻抗方面具有显著优势。本章将详细分析其工作原理，推导其共模抑制比（CMRR）和差模增益，并探讨其在运算放大器输入级中的关键作用。 反馈放大器： 反馈是控制放大器性能的关键技术。我们将深入研究负反馈和正反馈的原理，分析不同类型的负反馈（串-串、串-并、并-串、并-并）对放大器增益、带宽、输入阻抗、输出阻抗和失真的影响。我们将重点讲解如何利用负反馈来稳定电路性能、减小非线性失真和扩展带宽。 第三章：频率响应与带宽限制 任何放大器都存在频率响应的限制，这直接影响其在不同频率下的信号处理能力。本章将深入探讨放大器的频率响应特性。 极点与零点： 我们将介绍放大器中的寄生电容和电感如何引入极点和零点，以及这些极点和零点如何影响放大器的增益和相位。 带宽概念： 详细定义和计算放大器的-3dB带宽，并探讨影响带宽的关键因素，如晶体管的跨导、寄生参数以及反馈网络的设计。 增益-带宽积（GBW）： 这是一个衡量放大器性能的重要指标，我们将分析其计算方法和意义。 补偿技术： 为了实现稳定的高增益放大器，补偿技术至关重要。本章将介绍各种补偿方法，如极点补偿、零点补偿等，并分析它们对稳定性和频率响应的影响。 第四章：有源滤波器设计 滤波器是模拟信号处理中不可或缺的组成部分，用于选择性地通过或抑制特定频率范围的信号。本章将重点讲解有源滤波器的设计。 滤波器的基本类型： 低通、高通、带通和带阻滤波器。我们将详细介绍它们各自的频率响应特性和应用场景。 滤波器设计指标： 截止频率、通带纹波、阻带衰减、滚降率等。 经典滤波器逼近： 重点介绍Butterworth、Chebyshev和Bessel等三种经典滤波器逼近方法的数学原理和设计特点。我们将解释不同逼近方法在通带平坦度、过渡带陡峭度和相位响应方面的权衡。 有源滤波器实现： 讲解如何利用运算放大器和无源元件（电阻、电容）构建各种有源滤波器结构，如Sallen-Key拓扑、MFB（Multiple Feedback）拓扑等。我们将分析不同拓扑的优缺点，并提供设计流程和计算公式。 第五章：振荡器设计 振荡器是产生周期性信号的电路。本章将深入研究各种振荡器的设计原理。 振荡器的基本原理： 阐述正反馈和频率选择网络（如LC谐振回路、RC网络）在产生持续振荡中的作用。 振荡器稳定性： 探讨影响振荡器频率稳定性的因素，如温度、电源电压和器件参数的变化。 典型振荡器类型： LC振荡器： 如Hartley振荡器、Colpitts振荡器，分析其工作原理和设计要点。 RC振荡器： 如Wi-en桥振荡器、相移振荡器，分析其工作原理和设计要点。 石英晶体振荡器： 介绍石英晶体的工作原理，以及如何利用晶体实现高精度和高稳定性的振荡。 压控振荡器（VCO）： 讲解如何通过改变控制电压来调节振荡频率，以及其在锁相环（PLL）等系统中的应用。 第六章：运算放大器（Op-Amp）应用与设计 运算放大器是模拟集成电路中最通用、最重要的器件之一。本章将详细介绍运算放大器的内部结构、特性以及广泛的应用。 运算放大器内部结构： 简要介绍差分输入级、增益级和输出级的工作原理，以及它们如何实现高增益、高输入阻抗和低输出阻抗。 理想运算放大器模型： 介绍其零输入失调电压、零输入偏置电流、无穷大开环增益、无穷大输入阻抗、零输出阻抗等理想特性，以及在实际应用中的近似。 实际运算放大器的关键参数： 开环增益、输入失调电压、输入偏置电流、输入失调电流、共模抑制比（CMRR）、电源抑制比（PSRR）、转换速率（Slew Rate）、带宽等。我们将详细解释这些参数的物理意义、对电路性能的影响以及如何选择合适的运算放大器。 运算放大器应用电路： 加法器、减法器、积分器、微分器： 讲解如何利用运算放大器实现基本的数学运算。 比较器： 介绍其工作原理和应用，如 Schmitt 触发器。 信号调理电路： 如 AC 耦合、DC 恢复等。 仪表放大器： 讲解其高共模抑制比和高输入阻抗特性。 采样保持电路： 介绍其工作原理和在模数转换（ADC）中的作用。 第七章：数据转换器基础 数字世界与模拟世界之间的桥梁便是数据转换器。本章将介绍模数转换器（ADC）和数模转换器（DAC）的基本原理和设计。 数模转换器（DAC）： 基本原理： 介绍其将数字信号转换为模拟信号的过程。 主要类型： R-2R梯形DAC、权电流DAC，分析它们的结构、精度和速度。 关键参数： 分辨率、量化误差、非线性度、单调性。 模数转换器（ADC）： 基本原理： 介绍其将模拟信号转换为数字信号的过程。 主要类型： 逐次逼近型ADC（SAR ADC）： 详细讲解其工作流程和实现。 双积分型ADC： 分析其高精度和抗噪声能力。 Δ-Σ ADC： 介绍其过采样和噪声整形技术，以及在高分辨率应用中的优势。 流水线型ADC： 分析其高吞吐量和并行处理能力。 关键参数： 分辨率、采样速率、量化噪声、积分非线性（INL）、差分非线性（DNL）、信噪比（SNR）、有效位数（ENOB）。 第八章：低压差线性稳压器（LDO）设计 低压差线性稳压器（LDO）在为敏感电子设备提供稳定电源方面扮演着至关重要的角色。本章将专注于LDO的设计与应用。 LDO的原理： 详细讲解其通过串联调整元件（如PNP晶体管或MOSFET）来抑制输入电压波动，从而输出稳定电压的机制。 关键设计指标： 压差（Dropout Voltage）： LDO能否正常工作的关键参数，解释其产生的物理机制以及降低压差的设计方法。 负载调整率（Load Regulation）： 描述输出电压随负载电流变化的程度。 线路调整率（Line Regulation）： 描述输出电压随输入电压变化的程度。 纹波抑制比（PSRR）： LDO抑制输入端交流纹波的能力。 瞬态响应： LDO在负载瞬变时输出电压恢复的速度和幅度。 效率： LDO的功耗效率。 LDO的内部结构： 介绍基于误差放大器、参考电压和串联调整元件的典型LDO架构。 补偿设计： 讲解输出电容对LDO稳定性的重要性，以及如何根据内部补偿和外部电容设计出稳定工作的LDO。 实际应用中的考虑： 封装的热阻、PCB布局对性能的影响。 第九章：开关电源（SMPS）基本原理与拓扑 开关电源因其高效率而成为主流的电源解决方案。本章将介绍开关电源的基本原理和常见的拓扑结构。 开关电源的优势： 与线性电源相比，其高效率、体积小、重量轻等优点。 基本工作原理： 通过开关元件（如MOSFET）的快速导通和关断，利用储能元件（如电感和电容）来改变能量传输方式。 PWM（脉冲宽度调制）控制： 介绍PWM在调节输出电压中的作用，以及如何实现恒压或恒流控制。 基本开关电源拓扑： 降压转换器（Buck Converter）： 工作原理、主电路构成、占空比与输出电压的关系。 升压转换器（Boost Converter）： 工作原理、主电路构成、占空比与输出电压的关系。 升降压转换器（Buck-Boost Converter）： 工作原理、主电路构成。 SEPIC/Cuk 转换器： 介绍这些具有特殊性能的拓扑。 电感和电容的设计： 讲解如何根据工作电流、纹波要求和纹波电压来选择合适的电感和电容。 开关损耗与传导损耗： 分析这些损耗对效率的影响。 第十章：射频（RF）模拟电路设计导论 本章将初步介绍射频（RF）模拟电路设计的一些基本概念和挑战。 RF频率范围与特点： 介绍从kHz到GHz不同频段的特点，以及高频下寄生效应的显著性。 RF电路设计中的关键参数： 阻抗匹配： 解释最大功率传输定理，以及S参数在描述端口阻抗和传输特性中的应用。 噪声系数（Noise Figure）： 衡量电路引入噪声的程度，及其在接收机设计中的重要性。 线性度： 介绍IP3（三阶交调截点）等指标，用于衡量电路的非线性失真。 RF系统中的基本模块： 低噪声放大器（LNA）： 在接收机前端实现信号放大同时最小化噪声。 功率放大器（PA）： 在发射机端实现高功率输出。 混频器（Mixer）： 实现频率的变换。 振荡器（Oscillator）： 产生RF信号。 RF PCB布局与布线： 讲解在PCB设计中如何考虑寄生电感、寄生电容和电磁干扰（EMI）。 附录 常用模拟电路设计公式汇总 常见模拟电路元件的选择与评估 SPICE仿真入门与实例 本书的编写风格力求严谨、逻辑清晰，注重概念的深入理解，并通过大量的图例和实例来说明抽象的理论。我们希望通过本书的学习，读者能够掌握模拟电路设计的核心知识体系，并具备解决实际工程问题的能力。

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这本《电源管理芯片设计教程》真是让我大开眼界！我之前一直对电源管理芯片这个领域感到有些模糊，总觉得它深奥难懂。但这本书的出现，就像一盏明灯，照亮了我前进的方向。作者廖永波老师的讲解深入浅出，理论知识讲解得非常扎实，从最基础的MOSFET特性、二极管模型开始，到复杂的开关电源拓扑结构，每一个概念都剖析得淋漓尽致。我尤其喜欢书中关于不同电源转换器（Buck, Boost, Buck-Boost, SEPIC等）的详细分析，不仅仅是公式推导，更有对它们工作原理、优缺点以及适用场景的深入探讨。而且，书中穿插了大量的实际案例和电路图，让我能够直观地理解理论知识是如何应用于实际设计的。我之前尝试阅读过一些国外文献，虽然内容也很丰富，但语言和表达方式总让我觉得有些距离感，而这本书完全没有这个问题，读起来非常顺畅，就像和一位经验丰富的工程师在交流一样。即使是初学者，也能在作者的引导下，一步步建立起扎实的电源管理芯片设计基础。我强烈推荐给所有对这个领域感兴趣的同学和工程师，绝对是一本值得反复研读的宝藏！

评分☆☆☆☆☆

读完这本《电源管理芯片设计教程》，我最大的感受就是这本书在理论与实践之间找到了一个绝佳的平衡点。廖永波老师在讲解基本原理时，逻辑严谨，条理清晰，让我对各种电源管理芯片的工作机制有了全新的认识。我尤其欣赏书中对于功率器件选择和PCB布局的指导，这部分往往是很多教材容易忽略但又至关重要的内容。书中详细分析了不同封装、不同导通电阻、不同耐压等级的MOSFET和功率电感对电源效率和稳定性的影响，以及如何根据具体应用场景做出最优选择。PCB布局方面，作者提供了很多实用的技巧，比如如何减小寄生参数、如何优化散热、如何处理高频噪声等等，这些都是在实际产品设计中能够直接应用并产生效益的宝贵经验。书中还提到了仿真工具的使用，虽然没有深入到每个命令的讲解，但指出了仿真在验证设计、发现问题中的重要性，这对于新手来说是个很好的入门引导。总体而言，这本书不仅教授了“是什么”，更重要的是教会了“怎么做”，让读者能够从零开始，逐步掌握电源管理芯片的设计流程和关键技术。

评分☆☆☆☆☆

这本《电源管理芯片设计教程》给我的感觉是，作者廖永波老师不仅仅是一个理论的传授者，更是一个经验丰富的实践者。书中不仅仅停留在抽象的理论层面，而是花了大量篇幅来讲解实际设计中的考量和权衡。比如，在讲解电流检测和反馈环路设计时，书中不仅给出了标准的模型和公式，还详细分析了不同检测方式（如检流电阻、电感电流检测、MOSFET RDS(on)检测）的优缺点，以及如何根据不同应用的需求来选择合适的方案。我特别关注了关于EMI（电磁干扰）设计的部分，这部分内容在很多电源设计书籍中往往被一带而过，但这本书却给了相当篇幅的讲解，从源头抑制、传播途径控制到接收端防护，都给出了明确的指导和建议。这对于产品能否顺利通过EMC认证至关重要。此外，书中还涉及了电源管理芯片的可靠性设计，比如过温保护、过流保护、短路保护等，这些都是确保产品稳定运行和延长使用寿命的关键。这本书的实用性真的非常强，让我感觉自己不仅在学习理论，更是在学习如何成为一名合格的电源工程师。

评分☆☆☆☆☆

作为一名在电源领域摸爬滚打多年的工程师，我一直渴望找到一本能够系统性梳理我知识体系，并弥补我知识盲点的书籍。《电源管理芯片设计教程》这本书，恰恰达到了这个目的。廖永波老师在讲解过程中，巧妙地将各种电源管理芯片的特性与具体的应用场景相结合，让我能更深刻地理解不同芯片的定位和价值。我尤其欣赏书中对于功率转换效率优化和功耗管理的详细阐述。从提高开关频率、减小导通损耗、降低驱动损耗，到优化纹波和瞬态响应，书中都给出了具体的方法和策略。特别是关于不同工作模式（如PFM、PWM、混合模式）的优劣分析，让我能根据实际的负载变化来选择最合适的控制方式，从而最大限度地提升整体效率。另外，书中还提到了电源管理芯片在物联网、可穿戴设备等新兴领域的应用，这让我看到了电源管理芯片未来的发展趋势和新的设计挑战。这本书的内容广度和深度都让我印象深刻，对于有一定基础的工程师来说，绝对是一次知识的升华。

评分☆☆☆☆☆

这本书《电源管理芯片设计教程》的阅读体验是令人惊喜的。我原以为这类技术书籍会比较枯燥乏味，但廖永波老师的文笔流畅，叙述生动，将原本复杂的概念变得易于理解。在章节的编排上，作者也考虑得非常周全，从基础理论的铺垫，到具体器件的讲解，再到系统性的设计流程，层层递进，逻辑清晰。我特别喜欢书中关于动态电压调节（DVS）和低功耗模式的设计探讨，这在现代电子产品中越来越重要，能够显著延长电池续航时间。书中不仅介绍了这些技术的原理，还给出了具体的实现方案和注意事项，让读者能够将其应用到实际的设计中。此外，作者在书中还提及了一些行业内的最新技术和发展动态，这让我对电源管理芯片的未来发展有了更清晰的认识。总而言之，这本书不仅是一本技术手册，更像是一位经验丰富的导师，循循善诱地引导读者掌握电源管理芯片设计的精髓。强烈推荐给想要在电源领域深造的读者。