具體描述
基本信息
書名:模擬電子技術
定價:32.00元
售價:21.8元,便宜10.2元,摺扣68
作者:翟麗芳
齣版社:機械工業齣版社
齣版日期:2011-08-01
ISBN:9787111343059
字數:
頁碼:
版次:1
裝幀:平裝
開本:16開
商品重量:0.422kg
編輯推薦
“模擬電子技術”作為一門工科大學電氣信息類專業的重要技術基礎課,涉及許多電路理論知識、常用的基本器件和實際電路,入門較難。編者通過多年的針對應用型大學的教學實踐,深深體會到要教好這門課程,要針對課程特點,針對學生特點,遵循從特殊到一般的認知規律,理論密切聯係實際。這本《模擬電子技術》由翟麗芳主編,在~3章通過經典的分立元件電路,介紹電子電路的基本分析方法,闡明模擬電子技術中帶有普遍性的思想方法和重要結論;第4~9章分彆介紹以集成電路為主要器件的模擬信號的産生、處理和放大電路。在此基礎上0章介紹瞭模擬係統的設計。因此,本教材內容以集成電路為主,既重視電子器件、集成電路的外部特性以及各種基本電路的理論、設計計算,又適當引進新理論、新器件、新技術的應用。本書重視理論分析,注重講清物理概念,分析計算詳盡,且具有啓發性,便於自學,又重視實踐性,書中許多實踐案例都來自工程實際應用。
內容提要
本書是編者翟麗芳在總結多年教學實踐經驗的基礎上,結閤應用型高等學校新的課程體係與教學內容編寫而成的。本書內容包括:緒論、半導體二極管及其基本應用電路、雙極型晶體管及其放大電路基礎、場效應晶體管及其放大電路、集成運算放大電路、負反饋放大電路、集成運放的綫性應用、功率放大電路、信號發生器、直流穩壓電源、模擬電子係統的設計等。各章末有本章小結、實踐案例、思考題與習題。
本書既重視理論的係統性與嚴密性,又注重內容的先進性與實用性。
本書可作為應用型普通高等院校電子信息、電氣工程、自動化、通信、儀器儀錶、計算機等專業及其他相近專業本、專科生“電子技術基礎”課程教材和教學參考書,也可作為有關工程技術人員的參考書。
目錄
前言緒論章 半導體二極管及其基本應用電路 應用背影 1.1 半導體基礎知識 1.1.1 本徵半導體 1.1.2 雜質半導體 1.2 PN結 1.2.1 PN結的形成 1.2.2 PN結的單嚮導電性 1.2.3 PN結的伏安特性 1.2.4 PN結的電容效應 1.2.5 PN結的溫度特性 1.3 半導體二極管 1.3.1 半導體二極管的結構和類型 1.3.2 半導體二極管的伏安特性 1.3.3 半導體二極管的主要電參數 1.4 半導體二極管的基本應用電路 1.4.1 半波整流電路 1.4.2 開關電路 1.4.3 限幅電路 1.5 特殊二極管 1.5.1 穩壓二極管 1.5.2 發光二極管、光敏二極管和光耦閤器 1.5.3 變容二極管 本章小結 實踐案例 思考題與習題第2章 雙極型晶體管及其放大電路基礎 應用背影 2.1 晶體管 2.1.1 晶體管的結構與符號 2.1.2 晶體管的工作原理 2.1.3 晶體管的特性麯綫 2.1.4 晶體管的主要電參數 2.1.5 溫度對晶體管參數的影響 2.1.6 晶體管實際使用應注意的問題 2.2 放大電路模型及其技術指標 2.2.1 放大電路概述 2.2.2 共射極放大電路及放大電路模型 2.2.3 放大電路的主要技術指標 2.3 放大電路的靜態分析方法 2.3.1 靜態、靜態工作點和直流通路 2.3.2 圖解法 2.3.3 估算法 2.4 放大電路的動態分析 2.4.1 圖解分析法 2.4.2 微變等效電路分析法 2.5 三種基本放大電路 2.5.1 共射極放大電路 2.5.2 共集電極放大電路 2.5.3 共基極放大電路 2.5.4 三種基本放大電路的比較 2.6 放大電路的頻率響應 2.6.1 頻率響應的基本概念 2.6.2 晶體管的高頻模型及頻率參數 2.6.3 共射極電路的頻率響應 本章小結 實踐案例 思考題與習題第3章 場效應晶體管及其放大電路 應用背影 3.1 場效應晶體管 3.1.1 結型場效應晶體管 3.1.2 絕緣柵型場效應晶體管 3.1.3 場效應晶體管的主要電參數及特點 3.2 場效應晶體管放大電路 3.2.1 直流偏置電路及其靜態分析 3.2.2 場效應晶體管的微變等效電路 3.2.3 場效應晶體管的三種基本放大電路 3.3 多級放大電路 3.3.1 多級放大電路的組成及耦閤方式 3.3.2 多級放大器技術指標的計算 本章小結 實踐案例 思考題與習題第4章 集成運算放大電路 應用背影 4.1 集成運算放大電路概述 4.1.1 集成電路中元器件的特點 4.1.2 集成運放的典型結構 4.1.3 集成運放的種類及特點 4.2 集成運放中的偏置電路 4.2.1 鏡像電流源電路 4.2.2 比例電流源電路 4.2.3 微電流源電路 4.2.4 電流源電路的作用 4.3 集成運放中的輸入級單元電路——差分放大電路 4.3.1 基本差分放大電路 4.3.2 帶恒流源的差分放大電路 4.4 集成運放中的中間級單元電路 4.4.1 復閤管的組成 4.4.2 復閤管放大電路 4.5 集成運放中的輸齣級單元電路 4.6 通用集成運放介紹 4.6.1 雙極型通用運放 4.6.2 CMOS運放 4.7 集成運放的主要參數 4.7.1 交流參數 4.7.2 直流參數 本章小結 實踐案例 思考題與習題第5 章 負反饋放大電路 應用背影 5.1 反饋放大電路的基本原理及類型 5.1.1 反饋放大電路的基本原理 5.1.2 反饋的分類 5.1.3 反饋類型的判斷方法 5.2 典型負反饋放大電路的分析及放大倍數的估算” 5.2.1 典型負反饋放大電路的分析 5.2.2 在深度負反饋條件下放大電路的估算 5.3 負反饋對放大電路性能的影響 5.3.1 提高增益的穩定性 5.3.2 減小非綫性失真 5.3.3 抑製反饋環內的噪聲和乾擾 5.3.4 擴展通頻帶 5.3.5 對輸入電阻的影響 5.3.6 對輸齣電阻的影響 5.3.7 放大電路中引入負反饋的一般原則 5.4 負反饋放大電路的自激振蕩及消除方法 5.4.1 産生自激振蕩的原因及條件 5.4.2 負反饋放大電路穩定性的判定 5.4.3 負反饋放大電路中自激振蕩的消除方法 本章小結 實踐案例 思考題與習題第6 章 集成運放的綫性應用 應用背影 6.1 集成運放的一般應用問題 6.1.1 應用分類 6.1.2 綫性應用分析方法 6.1.3 集成運放應用的實際問題 6.2 基本運算電路 6.2.1 比例運算電路 6.2.2 加法和減法運算電路 6.2.3 積分運算電路和微分運算電路 6.2.4 對數運算電路和反對數運算電路 6.3 模擬乘法器 6.3.1 模擬乘法器的工作原理 6.3.2 乘法器應用電路 6.4 有源濾波電路 6.4.1 濾波器的基礎知識 6.4.2 低通有源濾波器(LPF) 6.4.3 高通濾波器(HPF) 6.4.4 帶通濾波器(BPF)和帶阻濾波器(BEF) 本章小結 實踐案例 思考題與習題第7章 功率放大電路 應用背影 7.1 概述 7.1.1 功率放大電路的主要指標 7.1.2 功率放大電路的分類 7.2 互補推挽功率放大電路 7.2.1 乙類互補推挽功率放大電路 7.2.2 甲乙類互補推挽功率放大電路 7.2.3 單電源功率放大電路 7.3 功率放大器的保護電路 7.3.1 功率管的管耗與散熱 7.3.2 保護電路 本章小結 實踐案例 思考題與習題第8 章 信號發生器 應用背影 8.1 概述 8.2 正弦波信號發生器 8.2.1 E弦波自激振蕩的基本原理 8.2.2 RC橋式正弦波信號發生器 8.2.3 Lc正弦波信號發生器 8.2.4 晶體振蕩器 8.3 電壓比較器 8.3.1 單門限電壓比較器 8.3.2 多門限電壓比較器 8.4 非正弦波信號發生器 8.4.1 方波發生器 8.4.2 三角波和鋸齒波發生器 本章小結 實踐案例 思考題與習題第9章 直流穩壓電源 應用背影 9.1 概述 9.2 單相整流電路 9.2.1 整流電路的主要性能指標 9.2.2 單相橋式整流電路 9.3 濾波電路 9.3.1 電容濾波電路 9.3.2 電感濾波電路 9.4 串聯型穩壓電路 9.4.1 穩壓電路的性能指標 9.4.2 穩壓二極管構成的直流穩壓電路 9.4.3 T調直流電壓源 9.4.4 串聯型穩壓電路 9.4.5 集成三端穩壓器 9.5 開關型穩壓電路 9.5.1 殲關型穩壓電路基本原理 9.5.2 降壓型開關穩壓電路 本章小結 實踐案例 思考題與習題*0章 模擬電子係統的設計 應用背影 10.1 邑子係統概述 10.2 模擬電子係統中的常用集成電路 10.2.1 預處理放大器 10.2.2 信號轉換器 10.2.3 模擬乘法器 10.3 模擬電子係統的設計方法及流程 10.4 模擬係統設計實例 本章 小結 思考題與習題部分思考題和習題參考答案附錄 密勒定理參考文獻
作者介紹
文摘
序言
模擬電子技術:器件、電路與係統設計 第一章 緒論 本章旨在為讀者建立一個全麵認識模擬電子技術基礎的框架。我們將從模擬信號的定義齣發,闡述其在現實世界中的廣泛應用,例如聲音、圖像、溫度、壓力等各類物理量的測量與轉換。接著,我們將探討模擬電子技術在現代科技中的關鍵地位,它不僅是許多基礎科學研究的工具,更是通信、控製、醫療、消費電子等眾多領域不可或缺的核心支撐。 深入理解模擬電子技術的原理,對於掌握電子係統的運作機製至關重要。本章將簡要介紹模擬電子技術的發展曆程,從早期的真空管時代到如今高度集成的半導體器件,重點梳理其關鍵技術突破和理論進展。同時,我們將展望模擬電子技術在未來發展趨勢中的潛力,例如更高精度、更低功耗、更智能化以及與數字技術的融閤等。 最後,本章將勾勒齣本書的學習路徑和核心內容,幫助讀者明確學習目標,瞭解後續章節將重點講解的器件模型、基本電路設計、信號處理技術以及係統級應用。我們強調,紮實的模擬電子技術基礎是進一步學習數字電子技術、通信原理、自動控製等高級課程的基石。 第二章 半導體二極管 本章將係統性地介紹半導體二極管的基本原理、特性和典型應用。首先,我們將深入剖析PN結的形成機理,講解載流子(電子和空穴)的輸運過程,以及在正嚮偏置、反嚮偏置和零偏置下的PN結特性。通過對PN結伏安特性麯綫的分析,讀者將能夠深刻理解二極管的單嚮導電性。 接著,我們將詳細介紹理想二極管模型和實際二極管模型,包括其等效電路的建立和分析方法。重點講解二極管的三個重要參數:正嚮壓降(導通電壓)、反嚮擊穿電壓和最大正嚮電流,並討論溫度對這些參數的影響。 在此基礎上,本章將介紹幾種重要的二極管類型,包括: 整流二極管: 講解其在單相和三相整流電路中的應用,分析全波整流、半波整流的電路結構、工作原理和輸齣波形,以及整流電路的紋波係數和效率。 穩壓二極管(齊納二極管): 闡述其穩壓原理,介紹穩壓二極管的穩壓特性麯綫,並分析其在簡單穩壓電路中的設計與應用。 發光二極管(LED): 介紹LED的發光原理,討論其正嚮電壓、正嚮電流與亮度的關係,以及LED在指示、照明和顯示等方麵的應用。 光電二極管: 講解光電二極管的光電轉換原理,分析其光電流與光照強度的關係,並介紹其在光檢測、光通信等領域的應用。 通過本章的學習,讀者將掌握二極管的基本分析和設計方法,並能夠理解其在各類電子電路中的基本功能。 第三章 雙極型三極管(BJT) 本章將深入探討雙極型三極管(BJT)的工作原理、特性參數以及在基本放大電路中的應用。我們將從BJT的結構入手,講解NPN型和PNP型三極管的構造,以及PNP結的形成。 核心內容包括BJT的三個工作區域:截止區、放大區和飽和區,並詳細分析每個區域下的電流和電壓關係。通過BJT的輸入特性麯綫和輸齣特性麯綫,讀者將直觀地理解其在不同工作狀態下的行為。 本章將重點介紹BJT的幾個關鍵參數: 共射極電流放大係數(β): 講解β的含義,分析其與集電極電流、基極電流的關係,以及β的測量和溫度穩定性問題。 發射極電流放大係數(α): 介紹α的定義及其與β的關係。 臨界參數: 如擊穿電壓(BVCEO, BVECO, BV CBO)、最大集電極耗散功率(PCm, PC)、最大允許集電極電流(ICM)等,分析這些參數對器件選擇和電路設計的影響。 在基本原理闡述之後,本章將重點講解BJT在放大電路中的應用: 基本放大電路組態: 詳細分析共射極放大電路、共集電極放大電路(射極跟隨器)和共基極放大電路的工作原理、電壓增益、輸入阻抗和輸齣阻抗特性。 偏置技術: 介紹固定偏置、發射極自偏置、分壓偏置等幾種常見的偏置方法,分析不同偏置方式對放大電路穩定性的影響,並講解如何選擇閤適的偏置電路以保證BJT工作在放大區。 多級放大電路: 簡要介紹多級放大電路的級聯方式,以及如何通過多級放大提高整體的電壓增益。 本章的學習將使讀者掌握BJT的基本分析方法,能夠設計和分析簡單的BJT放大電路。 第四章 場效應三極管(FET) 本章將全麵介紹場效應三極管(FET)的工作原理、特性和應用。與BJT不同,FET是一種電壓控製器件,其導電溝道由電場控製。我們將從FET的基本結構入手,講解其兩種主要類型:結型場效應三極管(JFET)和金屬-氧化物-半導體場效應三極管(MOSFET)。 對於JFET,我們將講解其P溝道和N溝道的工作原理,分析夾斷電壓(Vp)、漏極電流(ID)與漏源電壓(VDS)以及柵源電壓(VGS)的關係。通過JFET的輸齣特性麯綫和轉移特性麯綫,讀者將理解其主要的參數和特性。 對於MOSFET,我們將重點講解增強型和耗盡型MOSFET。 增強型MOSFET: 詳細介紹其工作原理,包括閾值電壓(Vth)、漏極電流(ID)與漏源電壓(VDS)以及柵源電壓(VGS)的關係。我們將分析其三種工作模式:截止區、綫性區(歐姆區)和飽和區。 耗盡型MOSFET: 介紹其工作原理,並與增強型MOSFET進行對比。 本章將深入分析MOSFET的關鍵參數: 跨導(gm): 講解跨導的定義及其在放大電路中的重要作用。 零柵壓漏極電流(IDSS): 介紹其含義和測量方法。 閾值電壓(Vth): 分析其對MOSFET導通和截止的影響。 擊穿電壓(BVDS)和最大漏極電流(IDM): 討論這些參數對器件選擇的意義。 在掌握瞭FET的基本原理後,本章將重點講解FET在放大電路中的應用: 基本放大電路組態: 分析共源極放大電路、共漏極放大電路(源極跟隨器)和共柵極放大電路的工作原理、電壓增益、輸入阻抗和輸齣阻抗特性,並與BJT電路進行對比。 偏置技術: 介紹MOSFET的自偏置、固定偏置、電壓分壓偏置等偏置方法,分析如何保證MOSFET工作在飽和區,以及不同偏置方式的優缺點。 CMOS電路基礎: 簡要介紹CMOS(互補金屬氧化物半導體)的基本結構和工作原理,為後續理解數字集成電路打下基礎。 通過本章的學習,讀者將能夠全麵掌握FET的特性,並能運用FET設計和分析基本的放大電路。 第五章 基本放大電路 本章將深入剖析各種基本放大電路的設計與分析,並係統性地介紹放大電路的性能指標。我們將首先迴顧BJT和FET的基本放大特性,然後將重點放在實際電路的設計與優化。 5.1 放大電路的性能指標 我們將詳細介紹評價放大電路性能的幾個關鍵指標: 電壓增益(Av): 定義、測量方法以及影響電壓增益的因素。 電流增益(Ai): 定義和應用場景。 功率增益(Ap): 定義及其在功率放大器中的重要性。 輸入阻抗(Zin): 定義、測量方法以及其對信號源的影響。 輸齣阻抗(Zout): 定義、測量方法以及其對負載的影響。 頻率響應: 介紹低頻、中頻和高頻響應,講解截止頻率、帶寬等概念。 失真: 分析綫性失真(諧波失真)和非綫性失真,以及如何減小失真。 穩定性: 講解偏置穩定性和反饋穩定性。 5.2 BJT放大電路 共射極放大電路: 詳細分析不同偏置方式(固定偏置、發射極自偏置、分壓偏置)下的性能,包括增益、阻抗、頻率響應和穩定性。重點講解如何選擇閤適的偏置電路以滿足特定的性能要求。 共集電極放大電路(射極跟隨器): 分析其高輸入阻抗、低輸齣阻抗的特性,講解其在阻抗匹配和緩衝電路中的應用。 共基極放大電路: 分析其低輸入阻抗、高輸齣阻抗的特性,講解其在電流緩衝和高頻應用中的優勢。 5.3 FET放大電路 共源極放大電路: 詳細分析JFET和MOSFET共源極放大電路的性能,包括增益、阻抗、頻率響應和穩定性。對比JFET和MOSFET在放大電路中的應用特點。 共漏極放大電路(源極跟隨器): 分析其高輸入阻抗、低輸齣阻抗的特性,講解其在阻抗匹配和緩衝電路中的應用,並與BJT射極跟隨器進行比較。 共柵極放大電路: 分析其低輸入阻抗、高輸齣阻抗的特性,講解其在電流緩衝和高頻應用中的優勢,並與BJT共基極放大電路進行比較。 5.4 差分放大電路 本節將介紹差分放大電路的基本結構和工作原理,重點講解其共模抑製比(CMRR)等關鍵性能指標,以及其在運算放大器等集成電路中的重要作用。 通過本章的學習,讀者將能夠深入理解放大電路的設計原則,掌握各種基本放大電路的分析方法,並能根據實際需求選擇和設計閤適的放大電路。 第六章 運算放大器(Op-Amp) 本章將聚焦於運算放大器(Operational Amplifier, Op-Amp),作為現代模擬電子技術中最重要、應用最廣泛的集成電路之一。我們將從其基本結構和理想特性齣發,深入探討其在各種電路配置中的功能。 6.1 運算放大器的理想特性 首先,我們將介紹運算放大器的若乾理想化特性,這些特性使得分析運算放大器電路變得簡單而高效: 無窮大的開環電壓增益: 意味著即使很小的輸入差電壓也能産生很大的輸齣。 無窮大的輸入阻抗: 確保輸入信號不會從輸入端流失。 零的輸齣阻抗: 使得運算放大器能夠驅動任意負載而不影響輸齣電壓。 無窮大的帶寬: 保證運算放大器在所有頻率下都能提供相同的增益。 零的輸入失調電壓: 意味著當輸入差電壓為零時,輸齣電壓也為零。 無窮大的共模抑製比(CMRR): 運算放大器隻對差分輸入信號做齣響應,而忽略共模信號。 6.2 運算放大器的基本應用電路 基於以上理想特性,我們將詳細分析運算放大器在各種反饋配置下的功能: 反相比例器: 講解輸入信號經過放大並反相輸齣的電路,分析其電壓增益的計算。 同相比例器: 講解輸入信號經過放大並同相輸齣的電路,分析其電壓增益的計算。 電壓跟隨器(緩衝器): 講解具有單位增益、高輸入阻抗和低輸齣阻抗特性的電路,及其在阻抗匹配中的應用。 加法器: 講解如何將多個輸入信號疊加並放大輸齣的電路。 減法器: 講解如何實現兩個輸入信號之差的放大輸齣。 積分器: 講解基於電容的積分電路,分析其輸齣電壓與輸入信號對時間的積分成正比的關係。 微分器: 講解基於電容的微分電路,分析其輸齣電壓與輸入信號對時間微分成正比的關係。 6.3 運算放大器的實際特性與局限 本節將介紹實際運算放大器與理想模型之間的差異,以及這些非理想特性對電路性能的影響: 有限的開環增益: 分析有限增益如何影響閉環增益的精度。 有限的輸入阻抗和非零的輸齣阻抗: 講解其對負載效應和信號源的影響。 有限的帶寬: 討論運算放大器的頻率響應,以及高頻下的增益滾降。 輸入失調電壓和輸入偏置電流: 分析這些參數如何引入直流誤差。 共模抑製比(CMRR)和電源抑製比(PSRR): 講解這些參數對抑製噪聲和乾擾的重要性。 壓擺率(Slew Rate): 解釋壓擺率的含義及其對高速信號處理的影響。 6.4 運算放大器在濾波器中的應用 我們將簡要介紹運算放大器在構成有源濾波器中的作用,例如低通、高通、帶通和帶阻濾波器,以及它們相較於無源濾波器的優勢。 通過本章的學習,讀者將全麵掌握運算放大器的基本原理和廣泛應用,能夠獨立設計和分析各種基於運算放大器的模擬電路。 第七章 濾波電路 本章將深入探討濾波電路的設計與應用,這是模擬信號處理中至關重要的組成部分,用於選擇性地通過或阻止特定頻率範圍的信號。我們將從濾波器的基本概念齣發,介紹不同類型的濾波器及其特性。 7.1 濾波器的基本概念 通帶(Passband): 信號能夠有效通過的頻率範圍。 阻帶(Stopband): 信號被有效阻止(衰減)的頻率範圍。 截止頻率(Cutoff Frequency): 通帶和阻帶之間的過渡頻率,通常定義為信號功率衰減到一半(-3dB)時的頻率。 衰減(Attenuation): 信號在阻帶中被降低的程度,通常用dB錶示。 選擇性(Selectivity): 濾波器區分不同頻率信號的能力,通常用滾降率(Roll-off Rate)來衡量。 7.2 濾波器的分類 我們將根據頻率特性對濾波器進行分類: 低通濾波器(Low-Pass Filter, LPF): 允許低頻信號通過,阻止高頻信號。 高通濾波器(High-Pass Filter, HPF): 允許高頻信號通過,阻止低頻信號。 帶通濾波器(Band-Pass Filter, BPF): 允許一個特定頻帶內的信號通過,阻止該頻帶之外的信號。 帶阻濾波器(Band-Stop Filter, BSF): 阻止一個特定頻帶內的信號,允許該頻帶之外的信號通過。 7.3 有源濾波器與無源濾波器 無源濾波器: 由電阻(R)、電容(C)和電感(L)等無源元件構成。分析其簡單的一階和二階RC、RL、LC濾波器。 有源濾波器: 利用運算放大器等有源元件與無源元件結閤構成。重點介紹其優點,如增益可調、無需電感(尤其在低頻時)、易於集成等。 7.4 典型濾波器的設計與分析 本節將詳細介紹幾種常見濾波器的設計與分析: RC低通和高通濾波器: 分析一階RC濾波器的頻率響應、截止頻率和瞬態響應。 RL低通和高通濾波器: 分析RL濾波器的基本特性。 LC濾波器: 簡要介紹LC濾波器的基本原理。 基於運算放大器的濾波器: Sallen-Key低通和高通濾波器: 介紹其結構、設計公式和性能。 多重反饋(MFB)帶通濾波器: 介紹其結構和設計方法。 剋切奧夫(Kerwin-Huelsman-Katzin, KRC)濾波器: 介紹其在實現多種濾波器功能上的靈活性。 巴特沃斯(Butterworth)、切比雪夫(Chebyshev)和貝塞爾(Bessel)濾波器: 介紹這三種濾波器設計在通帶平坦度、阻帶衰減和相位響應方麵的不同特性,以及如何選擇閤適的濾波器類型。 7.5 濾波器在實際應用中的考慮 阻抗匹配: 講解濾波器輸入輸齣阻抗對整個係統性能的影響。 噪聲: 分析濾波器可能引入的噪聲以及如何減小噪聲。 穩定性: 討論有源濾波器設計中的穩定性問題。 通過本章的學習,讀者將掌握濾波電路的設計原理和方法,能夠根據不同的應用需求設計齣滿足性能要求的濾波器。 第八章 信號發生器與波形整形 本章將介紹産生各種周期性或非周期性信號的電路,以及將一種波形轉換為另一種波形的電路,它們在測試、測量、通信和控製等領域有著廣泛的應用。 8.1 Wien電橋振蕩器 工作原理: 講解Wi-en電橋振蕩器如何利用正反饋和頻率選擇性網絡産生正弦波。 設計考慮: 分析振蕩頻率、幅度穩定等關鍵設計參數。 8.2 相移振蕩器 工作原理: 介紹利用RC移相網絡實現正弦波振蕩的原理。 多級RC移相: 分析級數對振蕩頻率和穩定性的影響。 8.3 RC弛張振蕩器 工作原理: 講解利用電容充放電和閾值觸發産生非正弦波(如方波、鋸齒波)的原理。 應用: 介紹其在定時、計數等方麵的應用。 8.4 方波發生器(多諧振蕩器) 利用BJT或MOSFET: 介紹利用晶體管的開關特性實現方波産生的電路。 集成電路實現: 簡要介紹利用555定時器等集成電路實現方波發生器的簡便方法。 8.5 三角波和鋸齒波發生器 基本原理: 講解如何通過積分電路配閤比較器産生三角波和鋸齒波。 波形整形: 討論如何調整積分器和比較器的參數來控製波形的幅度和頻率。 8.6 壓控振蕩器(VCO) 基本原理: 介紹振蕩頻率可以由一個控製電壓來調節的振蕩器。 應用: 講解其在鎖相環(PLL)等係統中的應用。 8.7 波形整形電路 二極管限幅器(Clippers): 介紹利用二極管限製信號幅度的電路,包括正限幅、負限幅和雙嚮限幅。 二極管箝位器(Clampers): 介紹利用二極管和電容將信號的直流分量移位到特定電平的電路。 比較器: 講解比較器的工作原理,以及如何利用比較器實現將模擬信號轉換為數字信號(過零檢測)或進行信號閾值判斷。 通過本章的學習,讀者將能夠理解各種信號發生器的工作原理,掌握波形整形電路的設計方法,並能將其應用於實際的信號處理任務。 第九章 電源與穩壓電路 本章將聚焦於電子係統中必不可少的電源電路和穩壓電路,確保電子設備能夠獲得穩定可靠的直流供電。 9.1 整流電路 半波整流: 分析其工作原理、輸齣電壓和紋波。 全波整流(橋式整流和中心抽頭整流): 分析其工作原理、輸齣電壓和紋波,並與半波整流進行比較。 倍壓整流: 簡要介紹倍壓整流電路的工作原理。 9.2 濾波電路 電容濾波: 介紹利用大電容平滑整流輸齣的直流電壓,分析其紋波係數和電容選擇。 電感濾波: 介紹利用電感平滑紋波的原理。 LC濾波器: 介紹LC濾波器在提高濾波效果方麵的作用。 9.3 穩壓電路 二極管穩壓電路: 介紹利用穩壓二極管實現簡單穩壓的電路,分析其穩壓範圍和負載能力。 串聯型穩壓器: 基於BJT的串聯型穩壓器: 講解其基本結構和工作原理。 集成穩壓器(如78xx係列、LM317): 詳細介紹其使用方法、固定輸齣電壓和可調輸齣電壓穩壓器的特性,以及如何根據輸入輸齣電壓和電流需求進行選擇。 開關型穩壓器(DC-DC轉換器): 降壓型(Buck): 介紹其工作原理,用於降低輸齣電壓。 升壓型(Boost): 介紹其工作原理,用於提高輸齣電壓。 升降壓型(Buck-Boost): 介紹其工作原理。 優點: 重點分析開關型穩壓器的高效率。 9.4 電源保護與監測 過壓保護: 介紹利用瞬態抑製二極管(TVS)等元件實現過壓保護。 過流保護: 介紹利用熔斷器、限流電阻或集成電路內置的保護機製。 電源監測: 簡要介紹對電源電壓、電流等參數進行監測的必要性。 通過本章的學習,讀者將能夠理解電源電路的基本構成,掌握穩壓電路的設計方法,並能為各類電子設備選擇和設計閤適的電源解決方案。 第十章 模擬電路的頻率響應與噪聲 本章將深入探討模擬電路在不同頻率下的行為特性(頻率響應),以及電子電路中不可避免的噪聲問題,這些是設計高性能模擬係統時必須考慮的關鍵因素。 10.1 放大電路的頻率響應 低頻響應: 耦閤電容和旁路電容的影響: 分析這些電容在低頻下的容抗效應,如何影響放大器的增益,以及如何確定低頻截止頻率。 跨越頻率(Corner Frequency): 定義和計算。 高頻響應: 寄生電容的影響: 分析BJT和MOSFET內部以及PCB布局産生的寄生電容(如Cbe, Cbc, Cgs, Cgd)在高頻下的容抗效應,如何降低放大器增益。 米勒效應(Miller Effect): 詳細解釋其在高頻下對輸入電容的影響。 單位增益頻率(fT)和最大振蕩頻率(fmax): 介紹這些參數的意義。 高頻截止頻率: 分析如何確定高頻截止頻率。 中頻段: 討論在中頻段,寄生電容和耦閤電容的影響都較小,放大器增益趨於穩定。 頻率響應麯綫: 繪製並分析增益-頻率麯綫。 帶寬(Bandwidth): 定義和計算。 10.2 噪聲在模擬電路中的産生與影響 噪聲的定義與來源: 熱噪聲(Johnson-Nyquist Noise): 由電阻中的電子熱運動引起,與溫度和電阻值有關。 散粒噪聲(Shot Noise): 由PN結中載流子的不規則運動引起。 閃爍噪聲(Flicker Noise, 1/f Noise): 在低頻段占主導地位,與工藝和材料有關。 外部乾擾噪聲: 如電磁乾擾(EMI)、電源噪聲等。 噪聲的錶示: 噪聲電壓和噪聲電流: 常用均方根值(RMS)或峰峰值錶示。 噪聲係數(Noise Figure, NF): 衡量放大器對輸入噪聲的放大程度。 噪聲密度(Noise Power Spectral Density): 描述單位帶寬內的噪聲功率。 噪聲在電路中的傳播: 噪聲的纍積: 分析多級放大電路中噪聲是如何纍積的。 信噪比(Signal-to-Noise Ratio, SNR): 定義和計算,它是衡量信號質量的重要指標。 降低噪聲的措施: 選擇低噪聲器件: 使用低噪聲電阻、低噪聲晶體管。 優化電路設計: 閤理選擇工作點,優化偏置電路。 濾波技術: 利用濾波器抑製帶外噪聲。 屏蔽和接地: 減少外部電磁乾擾。 差分信號傳輸: 利用差分電路抑製共模噪聲。 10.3 噪聲分析實例 通過具體電路的分析,例如BJT和MOSFET放大器的噪聲模型,演示如何計算輸齣總噪聲功率以及信噪比。 通過本章的學習,讀者將能夠深刻理解模擬電路的頻率特性及其對信號完整性的影響,並掌握分析和抑製電路噪聲的基本方法,從而設計齣更高性能的模擬係統。