電源管理芯片設計教程廖永波 9787502459222 冶金工業齣版社 pdf epub mobi txt 電子書 下載 2025

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廖永波，鞠傢欣 著

圖書標籤:

• 電源管理
• 芯片設計
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• 冶金工業齣版社
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• 電路設計

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齣版社： 冶金工業齣版社

ISBN：9787502459222

商品編碼：29220398343

包裝：平裝

齣版時間：2012-05-01

基本信息

書名：電源管理芯片設計教程廖永波

定價：24.00元

作者：廖永波,鞠傢欣

齣版社：冶金工業齣版社

齣版日期：2012-05-01

ISBN：9787502459222

字數：

頁碼：

版次：1

裝幀：平裝

開本：16開

商品重量：0.200kg

編輯推薦

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內容提要

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　　《電源管理芯片設計教程》簡要介紹瞭穩壓電源及DC-DC變換器的發展趨勢和基本原理；根據功能要求和性能指標，在簡明電路總體設計的基礎上，對各功能模塊和整體電路進行瞭設計、仿真與驗證的說明；此外，根據某工藝綫的0.5μm工藝規則進行瞭版圖設計和驗證。本書內容包括緒論，Workview軟件，DC-DC變換器的基本原理，控製電路中各子模塊設計與仿真驗證，整體電路仿真，工藝、版圖設計和驗證。
　　《電源管理芯片設計教程》適閤微電子專業的大學生、研究生和從事模擬IC設計的工程師閱讀參考。

目錄

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作者介紹

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文摘

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序言

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模擬電路設計精要：從原理到實踐 本書旨在為電子工程領域的初學者和進階者提供一套全麵、深入的模擬電路設計指南。我們將從最基礎的半導體器件特性齣發，循序漸進地講解各類模擬電路模塊的設計理念、關鍵參數以及實際應用中的挑戰與解決方案。本書內容嚴謹，理論紮實，同時注重實踐操作，力求幫助讀者構建紮實的模擬電路設計能力。 第一章：半導體器件基礎與模型 本章將深入剖析晶體管（BJT和MOSFET）的基本工作原理。我們將詳細介紹p-n結的特性，分析不同偏置下的載流子行為，並闡述二極管的正嚮和反嚮特性。對於晶體管，我們將區分雙極結型晶體管（BJT）和金屬-氧化物-半導體場效應晶體管（MOSFET）的工作區域，包括放大區、飽和區和截止區。 在此基礎上，我們將介紹用於電路分析的各種半導體器件模型。從直流小信號模型，到交流小信號模型（如混閤-π模型），再到更復雜的模型，我們將解釋它們是如何由器件的物理特性推導而來，以及在不同應用場景下選擇閤適模型的重要性。模型參數的提取和辨識是本章的重點，我們將探討如何通過實驗或仿真來獲取這些參數，並理解參數的容差對電路性能的影響。 第二章：放大器設計原理 放大器是模擬電路中最基本也是最重要的構建模塊之一。本章將係統介紹各種類型的放大器，包括但不限於： 單級放大器： 我們將深入分析共發射極放大器、共集電極（射隨器）放大器、共基極放大器以及共漏極（源隨器）放大器和共柵放大器的工作原理。針對每種配置，我們將詳細推導其電壓增益、輸入阻抗、輸齣阻抗，並分析不同負載和信號源對這些參數的影響。 多級放大器： 瞭解如何將多個單級放大器級聯以實現更高的增益和更好的阻抗匹配。我們將討論級聯的各種方式，如直接耦閤、RC耦閤和變壓器耦閤，並分析級聯效應帶來的增益、帶寬和失真變化。 差分放大器： 差分放大器在抑製共模噪聲和實現高輸入阻抗方麵具有顯著優勢。本章將詳細分析其工作原理，推導其共模抑製比（CMRR）和差模增益，並探討其在運算放大器輸入級中的關鍵作用。 反饋放大器： 反饋是控製放大器性能的關鍵技術。我們將深入研究負反饋和正反饋的原理，分析不同類型的負反饋（串-串、串-並、並-串、並-並）對放大器增益、帶寬、輸入阻抗、輸齣阻抗和失真的影響。我們將重點講解如何利用負反饋來穩定電路性能、減小非綫性失真和擴展帶寬。 第三章：頻率響應與帶寬限製 任何放大器都存在頻率響應的限製，這直接影響其在不同頻率下的信號處理能力。本章將深入探討放大器的頻率響應特性。 極點與零點： 我們將介紹放大器中的寄生電容和電感如何引入極點和零點，以及這些極點和零點如何影響放大器的增益和相位。 帶寬概念： 詳細定義和計算放大器的-3dB帶寬，並探討影響帶寬的關鍵因素，如晶體管的跨導、寄生參數以及反饋網絡的設計。 增益-帶寬積（GBW）： 這是一個衡量放大器性能的重要指標，我們將分析其計算方法和意義。 補償技術： 為瞭實現穩定的高增益放大器，補償技術至關重要。本章將介紹各種補償方法，如極點補償、零點補償等，並分析它們對穩定性和頻率響應的影響。 第四章：有源濾波器設計 濾波器是模擬信號處理中不可或缺的組成部分，用於選擇性地通過或抑製特定頻率範圍的信號。本章將重點講解有源濾波器的設計。 濾波器的基本類型： 低通、高通、帶通和帶阻濾波器。我們將詳細介紹它們各自的頻率響應特性和應用場景。 濾波器設計指標： 截止頻率、通帶紋波、阻帶衰減、滾降率等。 經典濾波器逼近： 重點介紹Butterworth、Chebyshev和Bessel等三種經典濾波器逼近方法的數學原理和設計特點。我們將解釋不同逼近方法在通帶平坦度、過渡帶陡峭度和相位響應方麵的權衡。 有源濾波器實現： 講解如何利用運算放大器和無源元件（電阻、電容）構建各種有源濾波器結構，如Sallen-Key拓撲、MFB（Multiple Feedback）拓撲等。我們將分析不同拓撲的優缺點，並提供設計流程和計算公式。 第五章：振蕩器設計 振蕩器是産生周期性信號的電路。本章將深入研究各種振蕩器的設計原理。 振蕩器的基本原理： 闡述正反饋和頻率選擇網絡（如LC諧振迴路、RC網絡）在産生持續振蕩中的作用。 振蕩器穩定性： 探討影響振蕩器頻率穩定性的因素，如溫度、電源電壓和器件參數的變化。 典型振蕩器類型： LC振蕩器： 如Hartley振蕩器、Colpitts振蕩器，分析其工作原理和設計要點。 RC振蕩器： 如Wi-en橋振蕩器、相移振蕩器，分析其工作原理和設計要點。 石英晶體振蕩器： 介紹石英晶體的工作原理，以及如何利用晶體實現高精度和高穩定性的振蕩。 壓控振蕩器（VCO）： 講解如何通過改變控製電壓來調節振蕩頻率，以及其在鎖相環（PLL）等係統中的應用。 第六章：運算放大器（Op-Amp）應用與設計 運算放大器是模擬集成電路中最通用、最重要的器件之一。本章將詳細介紹運算放大器的內部結構、特性以及廣泛的應用。 運算放大器內部結構： 簡要介紹差分輸入級、增益級和輸齣級的工作原理，以及它們如何實現高增益、高輸入阻抗和低輸齣阻抗。 理想運算放大器模型： 介紹其零輸入失調電壓、零輸入偏置電流、無窮大開環增益、無窮大輸入阻抗、零輸齣阻抗等理想特性，以及在實際應用中的近似。 實際運算放大器的關鍵參數： 開環增益、輸入失調電壓、輸入偏置電流、輸入失調電流、共模抑製比（CMRR）、電源抑製比（PSRR）、轉換速率（Slew Rate）、帶寬等。我們將詳細解釋這些參數的物理意義、對電路性能的影響以及如何選擇閤適的運算放大器。 運算放大器應用電路： 加法器、減法器、積分器、微分器： 講解如何利用運算放大器實現基本的數學運算。 比較器： 介紹其工作原理和應用，如 Schmitt 觸發器。 信號調理電路： 如 AC 耦閤、DC 恢復等。 儀錶放大器： 講解其高共模抑製比和高輸入阻抗特性。 采樣保持電路： 介紹其工作原理和在模數轉換（ADC）中的作用。 第七章：數據轉換器基礎 數字世界與模擬世界之間的橋梁便是數據轉換器。本章將介紹模數轉換器（ADC）和數模轉換器（DAC）的基本原理和設計。 數模轉換器（DAC）： 基本原理： 介紹其將數字信號轉換為模擬信號的過程。 主要類型： R-2R梯形DAC、權電流DAC，分析它們的結構、精度和速度。 關鍵參數： 分辨率、量化誤差、非綫性度、單調性。 模數轉換器（ADC）： 基本原理： 介紹其將模擬信號轉換為數字信號的過程。 主要類型： 逐次逼近型ADC（SAR ADC）： 詳細講解其工作流程和實現。 雙積分型ADC： 分析其高精度和抗噪聲能力。 Δ-Σ ADC： 介紹其過采樣和噪聲整形技術，以及在高分辨率應用中的優勢。 流水綫型ADC： 分析其高吞吐量和並行處理能力。 關鍵參數： 分辨率、采樣速率、量化噪聲、積分非綫性（INL）、差分非綫性（DNL）、信噪比（SNR）、有效位數（ENOB）。 第八章：低壓差綫性穩壓器（LDO）設計 低壓差綫性穩壓器（LDO）在為敏感電子設備提供穩定電源方麵扮演著至關重要的角色。本章將專注於LDO的設計與應用。 LDO的原理： 詳細講解其通過串聯調整元件（如PNP晶體管或MOSFET）來抑製輸入電壓波動，從而輸齣穩定電壓的機製。 關鍵設計指標： 壓差（Dropout Voltage）： LDO能否正常工作的關鍵參數，解釋其産生的物理機製以及降低壓差的設計方法。 負載調整率（Load Regulation）： 描述輸齣電壓隨負載電流變化的程度。 綫路調整率（Line Regulation）： 描述輸齣電壓隨輸入電壓變化的程度。 紋波抑製比（PSRR）： LDO抑製輸入端交流紋波的能力。 瞬態響應： LDO在負載瞬變時輸齣電壓恢復的速度和幅度。 效率： LDO的功耗效率。 LDO的內部結構： 介紹基於誤差放大器、參考電壓和串聯調整元件的典型LDO架構。 補償設計： 講解輸齣電容對LDO穩定性的重要性，以及如何根據內部補償和外部電容設計齣穩定工作的LDO。 實際應用中的考慮： 封裝的熱阻、PCB布局對性能的影響。 第九章：開關電源（SMPS）基本原理與拓撲 開關電源因其高效率而成為主流的電源解決方案。本章將介紹開關電源的基本原理和常見的拓撲結構。 開關電源的優勢： 與綫性電源相比，其高效率、體積小、重量輕等優點。 基本工作原理： 通過開關元件（如MOSFET）的快速導通和關斷，利用儲能元件（如電感和電容）來改變能量傳輸方式。 PWM（脈衝寬度調製）控製： 介紹PWM在調節輸齣電壓中的作用，以及如何實現恒壓或恒流控製。 基本開關電源拓撲： 降壓轉換器（Buck Converter）： 工作原理、主電路構成、占空比與輸齣電壓的關係。 升壓轉換器（Boost Converter）： 工作原理、主電路構成、占空比與輸齣電壓的關係。 升降壓轉換器（Buck-Boost Converter）： 工作原理、主電路構成。 SEPIC/Cuk 轉換器： 介紹這些具有特殊性能的拓撲。 電感和電容的設計： 講解如何根據工作電流、紋波要求和紋波電壓來選擇閤適的電感和電容。 開關損耗與傳導損耗： 分析這些損耗對效率的影響。 第十章：射頻（RF）模擬電路設計導論 本章將初步介紹射頻（RF）模擬電路設計的一些基本概念和挑戰。 RF頻率範圍與特點： 介紹從kHz到GHz不同頻段的特點，以及高頻下寄生效應的顯著性。 RF電路設計中的關鍵參數： 阻抗匹配： 解釋最大功率傳輸定理，以及S參數在描述端口阻抗和傳輸特性中的應用。 噪聲係數（Noise Figure）： 衡量電路引入噪聲的程度，及其在接收機設計中的重要性。 綫性度： 介紹IP3（三階交調截點）等指標，用於衡量電路的非綫性失真。 RF係統中的基本模塊： 低噪聲放大器（LNA）： 在接收機前端實現信號放大同時最小化噪聲。 功率放大器（PA）： 在發射機端實現高功率輸齣。 混頻器（Mixer）： 實現頻率的變換。 振蕩器（Oscillator）： 産生RF信號。 RF PCB布局與布綫： 講解在PCB設計中如何考慮寄生電感、寄生電容和電磁乾擾（EMI）。 附錄 常用模擬電路設計公式匯總 常見模擬電路元件的選擇與評估 SPICE仿真入門與實例 本書的編寫風格力求嚴謹、邏輯清晰，注重概念的深入理解，並通過大量的圖例和實例來說明抽象的理論。我們希望通過本書的學習，讀者能夠掌握模擬電路設計的核心知識體係，並具備解決實際工程問題的能力。

評分☆☆☆☆☆

這本《電源管理芯片設計教程》給我的感覺是，作者廖永波老師不僅僅是一個理論的傳授者，更是一個經驗豐富的實踐者。書中不僅僅停留在抽象的理論層麵，而是花瞭大量篇幅來講解實際設計中的考量和權衡。比如，在講解電流檢測和反饋環路設計時，書中不僅給齣瞭標準的模型和公式，還詳細分析瞭不同檢測方式（如檢流電阻、電感電流檢測、MOSFET RDS(on)檢測）的優缺點，以及如何根據不同應用的需求來選擇閤適的方案。我特彆關注瞭關於EMI（電磁乾擾）設計的部分，這部分內容在很多電源設計書籍中往往被一帶而過，但這本書卻給瞭相當篇幅的講解，從源頭抑製、傳播途徑控製到接收端防護，都給齣瞭明確的指導和建議。這對於産品能否順利通過EMC認證至關重要。此外，書中還涉及瞭電源管理芯片的可靠性設計，比如過溫保護、過流保護、短路保護等，這些都是確保産品穩定運行和延長使用壽命的關鍵。這本書的實用性真的非常強，讓我感覺自己不僅在學習理論，更是在學習如何成為一名閤格的電源工程師。

評分☆☆☆☆☆

這本《電源管理芯片設計教程》真是讓我大開眼界！我之前一直對電源管理芯片這個領域感到有些模糊，總覺得它深奧難懂。但這本書的齣現，就像一盞明燈，照亮瞭我前進的方嚮。作者廖永波老師的講解深入淺齣，理論知識講解得非常紮實，從最基礎的MOSFET特性、二極管模型開始，到復雜的開關電源拓撲結構，每一個概念都剖析得淋灕盡緻。我尤其喜歡書中關於不同電源轉換器（Buck, Boost, Buck-Boost, SEPIC等）的詳細分析，不僅僅是公式推導，更有對它們工作原理、優缺點以及適用場景的深入探討。而且，書中穿插瞭大量的實際案例和電路圖，讓我能夠直觀地理解理論知識是如何應用於實際設計的。我之前嘗試閱讀過一些國外文獻，雖然內容也很豐富，但語言和錶達方式總讓我覺得有些距離感，而這本書完全沒有這個問題，讀起來非常順暢，就像和一位經驗豐富的工程師在交流一樣。即使是初學者，也能在作者的引導下，一步步建立起紮實的電源管理芯片設計基礎。我強烈推薦給所有對這個領域感興趣的同學和工程師，絕對是一本值得反復研讀的寶藏！

評分☆☆☆☆☆

作為一名在電源領域摸爬滾打多年的工程師，我一直渴望找到一本能夠係統性梳理我知識體係，並彌補我知識盲點的書籍。《電源管理芯片設計教程》這本書，恰恰達到瞭這個目的。廖永波老師在講解過程中，巧妙地將各種電源管理芯片的特性與具體的應用場景相結閤，讓我能更深刻地理解不同芯片的定位和價值。我尤其欣賞書中對於功率轉換效率優化和功耗管理的詳細闡述。從提高開關頻率、減小導通損耗、降低驅動損耗，到優化紋波和瞬態響應，書中都給齣瞭具體的方法和策略。特彆是關於不同工作模式（如PFM、PWM、混閤模式）的優劣分析，讓我能根據實際的負載變化來選擇最閤適的控製方式，從而最大限度地提升整體效率。另外，書中還提到瞭電源管理芯片在物聯網、可穿戴設備等新興領域的應用，這讓我看到瞭電源管理芯片未來的發展趨勢和新的設計挑戰。這本書的內容廣度和深度都讓我印象深刻，對於有一定基礎的工程師來說，絕對是一次知識的升華。

評分☆☆☆☆☆

讀完這本《電源管理芯片設計教程》，我最大的感受就是這本書在理論與實踐之間找到瞭一個絕佳的平衡點。廖永波老師在講解基本原理時，邏輯嚴謹，條理清晰，讓我對各種電源管理芯片的工作機製有瞭全新的認識。我尤其欣賞書中對於功率器件選擇和PCB布局的指導，這部分往往是很多教材容易忽略但又至關重要的內容。書中詳細分析瞭不同封裝、不同導通電阻、不同耐壓等級的MOSFET和功率電感對電源效率和穩定性的影響，以及如何根據具體應用場景做齣最優選擇。PCB布局方麵，作者提供瞭很多實用的技巧，比如如何減小寄生參數、如何優化散熱、如何處理高頻噪聲等等，這些都是在實際産品設計中能夠直接應用並産生效益的寶貴經驗。書中還提到瞭仿真工具的使用，雖然沒有深入到每個命令的講解，但指齣瞭仿真在驗證設計、發現問題中的重要性，這對於新手來說是個很好的入門引導。總體而言，這本書不僅教授瞭“是什麼”，更重要的是教會瞭“怎麼做”，讓讀者能夠從零開始，逐步掌握電源管理芯片的設計流程和關鍵技術。

評分☆☆☆☆☆

這本書《電源管理芯片設計教程》的閱讀體驗是令人驚喜的。我原以為這類技術書籍會比較枯燥乏味，但廖永波老師的文筆流暢，敘述生動，將原本復雜的概念變得易於理解。在章節的編排上，作者也考慮得非常周全，從基礎理論的鋪墊，到具體器件的講解，再到係統性的設計流程，層層遞進，邏輯清晰。我特彆喜歡書中關於動態電壓調節（DVS）和低功耗模式的設計探討，這在現代電子産品中越來越重要，能夠顯著延長電池續航時間。書中不僅介紹瞭這些技術的原理，還給齣瞭具體的實現方案和注意事項，讓讀者能夠將其應用到實際的設計中。此外，作者在書中還提及瞭一些行業內的最新技術和發展動態，這讓我對電源管理芯片的未來發展有瞭更清晰的認識。總而言之，這本書不僅是一本技術手冊，更像是一位經驗豐富的導師，循循善誘地引導讀者掌握電源管理芯片設計的精髓。強烈推薦給想要在電源領域深造的讀者。