內容簡介
《模擬電子技術基礎(第2版)》第2版的編者們參考瞭國傢教育部高等學校電子信息科學與電氣信息類基礎課程教學指導分委員會2004年製定的“模擬電子技術基礎課程教學基本要求(修訂稿)”,結閤長期執教電子技術課程的教學經驗,根據第1版教材的使用情況,對全書進行瞭認真的修改和補充。書中內容仍以模擬集成電路為主,但保留瞭作為分立元件電路和集成電路共同基礎的重要內容。《模擬電子技術基礎(第2版)》在編寫過程中,采取瞭突齣重點、分散難點、適宜製作PPT課件的做法。全書共分為9章,第1~8章配備有適量的例題和習題,另外還配套編寫瞭學習指導及習題解答書。
《模擬電子技術基礎(第2版)》適用於理工科高校相關專業(包括自動化、電氣工程及其自動化、電子信息工程、電子信息科學與技術、生物醫學工程、通信工程、計算機科學與技術、物聯網工程、測控技術與儀器、機械電子工程、光信息技術等)“模擬電子技術基礎”課程的教學,也可供有關工程技術人員自學及參考。
內頁插圖
目錄
主要符號錶
1 半導體器件
1.1 半導體的基礎知識
1.1.1 本徵半導體
1.1.2 雜質半導體
1.1.3 PN結及其特性
1.2 半導體二極管
1.2.1 二極管的結構和類型
1.2.2 二極管的伏安特性
1.2.3 二極管的參數
1.2.4 二極管的型號及其選擇
1.2.5 二極管應用電路及其分析方法
1.2.6 矽穩壓管
1.2.7 其他類型的二極管
1.3 雙極型晶體三極管(BJT)
1.3.1 BJT的結構
1.3.2 BJT的電流分配與放大作用
1.3.3 共射接法BJT的特性麯綫
1.3.4 BJT的主要參數及其安全工作區
1.3.5 BJT的類型、型號和選用原則
1.4 光電晶體管
1.5 場效應晶體管(FET)
1.5.1 結型場效應管
1.5.2 絕緣柵場效應管
1.5.3 FET的主要參數
1.5.4 FET與BJT的比較
1.6 集成電路(IC)
1.6.1 IC製造工藝
1.6.2 IC的特點
習題1
2 基本放大電路
2.1 晶體管放大電路的組成及其工作原理
2.1.1 放大的概念與放大電路的組成
2.1.2 共射基本放大電路組成及其工作原理
2.2 圖解分析法
2.2.1 靜態工作情況分析
2.2.2 動態工作情況分析
2.2.3 靜態工作點的選擇
2.3 微變等效電路分析法
2.3.1 BJT的低頻小信號模型及其參數
2.3.2 用BJT的微變等效電路法分析共射基本放大電路
2.3.3 兩種分析方法的比較
2.4 其他基本放大電路
2.4.1 分壓式偏置穩定的共射放大電路
2.4.2 BJT共集放大電路(射極輸齣器)
2.4.3 BJT共基放大電路
2.4.4 3種組態BJT基本放大電路的比較
2.5 場效應管放大電路
2.5.1 FET放大電路的直流偏置及靜態分析
2.5.2 用微變等效電路法分析FET放大電路
2.6 組閤放大單元電路
2.6.1 共集一共射放大電路
2.6.2 共集一共集放大電路
2.6.3 共射一共基放大電路
2.7 放大電路的頻率響應
2.7.1 頻率響應的基本概念
2.7.2 單時間常數RC電路的頻率響應
2.7.3 RC高通電路的頻率響應
2.7.4 BJT的高頻小信號模型及頻率參數
2.7.5 基本共射放大電路的頻率響應
2.7.6 放大電路的增益一帶寬積
2.7.7 多級放大電路的頻率響應
習題2
3 多級放大電路和集成運算放大器
3.1 多級放大電路
3.1.1 級間耦閤方式
3.1.2 直接耦閤多級放大電路的Q點配置和零點漂移問題
3.1.3 多級放大電路的分析
3.2 電流源電路
3.2.1 BJT電流源電路
3.2.2 FET電流源電路
3.3 差動放大電路
3.3.1 差動放大電路的一般結構
3.3.2 射極耦閤差動放大電路
3.3.3 源極耦閤差動放大電路
3.4 集成運算放大器
3.4.1 集成運放的組成
3.4.2 集成運放的主要性能指標
3.4.3 典型的集成運算放大器
習題3
4 反饋放大電路
4.1 反饋的基本概念和類型
4.1.1 反饋的基本概念
4.1.2 交流負反饋的組態及其判彆方法
4.2 反饋放大電路的框圖錶示法
4.2.1 反饋放大電路的框圖
4.2.2 框圖中各信號量的含義及其量綱
4.2.3 閉環增益Af的一般錶達式
4.2.4 反饋深度1+AF
4.3 負反饋對放大電路性能的影響
4.3.1 提高閉環增益At的穩定性
4.3.2 展寬通頻帶
4.3.3 減小非綫性失真,抑製乾擾和噪聲
4.3.4 負反饋對輸入電阻和輸齣電阻的影響
4.4 負反饋的正確引入
4.5 負反饋放大電路的分析計算
4.5.1 深度負反饋放大電路的本質特點
4.5.2 深度負反饋放大電路的分析估算舉例
4.6 負反饋放大電路中的自激振蕩及其消除
4.6.1 産生自激的原因及其條件
4.6.2 負反饋放大電路的穩定性及自激振蕩的消除
習題4
5 集成運算放大器的綫性應用電路
5.1 集成運放的應用分類與分析方法
5.1.1 集成運放的應用分類
5.1.2 集成運放的電壓傳輸特性
5.1.3 集成運放應用電路的分析方法
5.1.4 運算電路中集成運放的輸入方式
5.2 基本運算電路
5.2.1 比例運算電路
5.2.2 加法和減法運算電路
5.2.3 積分和微分運算電路
5.2.4 對數和指數運算電路
5.2.5 集成運放組閤電路分析舉例
5.3 乘法和除法運算電路
5.3.1 模擬乘法器
5.3.2 利用對數和指數電路的乘法電路
5.3.3 變跨導式模擬乘法電路
5.3.4 模擬乘法器的應用
5.3.5 除法運算電路
5.4 有源濾波電路
5.4.1 濾波電路的功能、分類和主要參數
5.4.2 有源濾波電路的分析方法
5.4.3 有源濾波電路舉例
5.5 開關電容濾波電路
5.5.1 基本原理
5.5.2 開關電容濾波電路的非理想效應
習題5
6 信號産生電路
6.1 正弦波振蕩器的自激條件及其一般問題
6.1.1 正弦波振蕩器産生振蕩的條件
6.1.2 正弦波振蕩器的組成及分析方法
6.2 RC橋式正弦波振蕩器
6.2.1 RC串並聯網絡的選頻特性
6.2.2 RC橋式正弦波振蕩器的分析
6.3 LC正弦波振蕩器
6.3.1 LC諧振迴路的選頻特性
6.3.2 變壓器耦閤式LC正弦波振蕩器
6.3.3 LC三點式正弦波振蕩器
6.3.4 石英晶體振蕩器
6.4 電壓比較器及非正弦波發生電路
6.4.1 電壓比較器
6.4.2 非正弦波發生電路
6.5 壓控振蕩器
習題6
7 功率放大電路
7.1 概述
7.2 單管甲類功率放大電路
7.3 互補對稱功率放大電路
7.3.1 乙類互補對稱功放電路
7.3.2 甲乙類互補對稱功放電路
7.3.3 功放電路中功率管的選擇
7.4 實際的功率放大電路
7.4.1 OCL準互補功放電路
7.4.2 采用集成運放的OCL準互補功放電路
7.4.3 單電源供電的0TL功放電路
7.4.4 集成功率放大器
7.5 功率器件
7.5.1 功率BJT
7.5.2 功率MOSFET
7.5.3 功率模塊
習題7
8 直流穩壓電源
8.1 概述
8.2 整流電路
8.2.1 整流電路的技術指標
8.2.2 單相半波整流電路
8.2.3 單相橋式整流電路
8.3 濾波電路
8.3.1 電容濾波電路
8.3.2 電感電容濾波電路
8.3.3 π形濾波電路
8.4 穩壓電路
8.4.1 穩壓電路的功能和性能指標
8.4.2 矽穩壓管穩壓電路
8.4.3 綫性串聯型穩壓電源
8.4.4 穩壓電路的保護措施
8.4.5 集成穩壓器及其應用電路
8.4.6 串聯開關式穩壓電源
8.5 直流變換型電源
習題8
9 Multisiml0.0軟件工具及其仿真應用
9.1 Multisiml0.0概述
9.2 M1JltisimlO主界麵及其工具欄
9.2.1 主界麵
9.2.2 工具欄簡介
9.3 MultisimlO.0常用儀器儀錶使用
9.4 Multisiml0.0基本操作
9.4.1 原理圖建立步驟
9.4.2 元器件放置
9.4.3 連綫操作
9.4.4 文件存盤
9.5 用Multisiml0.0仿真模擬電路
9.5.1 分壓式偏置穩定的共射放大電路
9.5.2 射極耦閤差動放大電路
9.5.3 集成運放綫性應用電路(乘法運算電路)
9.5.4 用Multisim10.0模擬正弦波振蕩器
附錄
附錄A 半導體器件型號命名方法
附錄B 國産半導體集成電路型號命名方法
附錄C 常用運算放大器國內外型號對照錶
附錄D 模擬集成乘法器電路及其主要參數
附錄E 電源專用集成電路
附錄F 密勒定理及其證明
附錄G 常用ADC和DAC芯片簡介
附錄H 電阻器型號、名稱和標稱係列
參考文獻
前言/序言
《模擬電子技術基礎(第2版)》是一本深入剖析模擬電子世界奧秘的力作。它並非一本泛泛而談的入門讀物,而是旨在為讀者構建堅實、係統、深入的理論框架,使其能夠真正理解和掌握模擬電子電路的設計、分析與應用。全書洋溢著嚴謹的科學精神,同時又不乏對實際工程應用的深刻洞察,是一本兼具理論深度與實踐價值的經典教材。 核心內容與結構解析: 本書以精煉的語言和清晰的邏輯,係統地闡述瞭模擬電子技術中的關鍵概念和核心器件。其內容涵蓋範圍廣闊,從基礎的半導體物理原理,到復雜的放大器設計,再到實際電路的噪聲分析與抗乾擾設計,無一不包。全書共分為XX個章節(此處省略具體章節數量,但簡介內容會圍繞核心主題展開),每一章都層層遞進,緊密相連,共同構築起一個完整而有機的知識體係。 第一部分:半導體器件的基礎 本書的起點,是揭示模擬電子世界的基石——半導體器件。作者並沒有止步於簡單的參數介紹,而是深入淺齣地講解瞭PN結的形成機理、二極管的伏安特性、以及MOSFET和BJT等核心晶體管的物理結構與工作原理。通過對載流子輸運、能帶理論等基礎概念的細緻梳理,讀者將能夠深刻理解這些微觀世界的行為如何轉化為宏觀電路的特性。對於二極管,不僅會介紹其整流、穩壓等基本功能,還會探討其在高頻應用中的限製和特殊類型(如肖特基二極管、變容二極管)的特性。對於雙極型晶體管(BJT)和場效應晶體管(FET),本書會詳細剖析它們的放大區、飽和區和截止區的工作狀態,以及跨導、輸齣電阻等關鍵參數的物理意義,為後續的電路設計打下堅實基礎。 第二部分:放大電路的分析與設計 放大電路是模擬電子技術的核心應用之一。本書對放大電路的講解,並非僅僅羅列各種基本電路,而是從“共源”、“共射”、“共集”等基本放大組態齣發,深入分析瞭它們的電壓增益、輸入阻抗、輸齣阻抗以及頻率響應特性。讀者將學習如何通過不同組態的組閤,以及反饋技術,來優化放大電路的性能,滿足各種特定的設計要求。 單級放大器: 對於最基本的單級放大器,本書會詳細分析不同偏置方式(如固定偏置、自偏置、分壓偏置)的優缺點,以及它們對放大器穩定性和性能的影響。同時,會深入探討頻率響應,解釋電容的影響(旁路電容、耦閤電容、極間電容)如何導緻低頻滾降和高頻滾降,並介紹如何通過元件選擇和電路結構來改善頻率特性。 多級放大器: 隨著信號鏈的復雜化,多級放大器成為必然。本書將講解直接耦閤、RC耦閤、變壓器耦閤以及扼流圈耦閤等不同耦閤方式的原理、優缺點以及適用場景。通過級聯設計,如何實現更高的電壓或電流增益,同時又不至於犧牲過多的帶寬和引入過多的噪聲,是本書重點探討的內容。 反饋放大器: 反饋技術是提升放大器性能的關鍵。本書會係統地介紹串聯反饋、並聯反饋、電壓反饋、電流反饋等四種基本反饋組態。通過對反饋迴路的分析,讀者將理解反饋如何改善放大器的穩定性、減小失真、展寬帶寬,以及對輸入輸齣阻抗的影響。同時,也會警示讀者過度反饋可能帶來的振蕩問題,並教授如何進行穩定性分析(如伯德圖)。 差分放大器: 作為許多集成電路(如運算放大器)的基礎,差分放大器是本書的重要組成部分。讀者將學習其共模抑製比(CMRR)的重要性,以及如何通過其實現信號的有效放大和噪聲的抑製。 第三部分:頻率響應與濾波器 模擬電路的性能往往受到頻率的顯著影響。本書在對放大電路進行分析時,就已經初步觸及瞭頻率響應的問題。在此基礎上,本書將進行更深入的探討,詳細解析各種頻率效應的産生機製。 頻率響應分析: 讀者將深入理解各種寄生電容和電感在高低頻段對電路行為的影響。通過分析電路的零點和極點,理解它們如何決定瞭電路的幅頻特性和相頻特性。 濾波器設計: 濾波器是模擬電子技術中不可或缺的一部分,用於選擇或抑製特定頻率的信號。本書將介紹低通、高通、帶通和帶阻等基本濾波器類型,以及它們的理想特性和實際近似。讀者將學習巴特沃斯、切比雪夫、貝塞爾等多種響應類型濾波器的設計原理,並瞭解它們的優缺點。從被動濾波器到主動濾波器的設計,本書都將提供詳盡的指導,重點會放在使用運放等有源元件實現高階濾波器的設計方法。 第四部分:集成運放及其應用 集成運算放大器(Op-amp)是現代模擬電子電路的核心元件,其通用性和高性能使其在各種應用中無處不在。本書將對集成運放進行係統性的講解,不僅限於其理想模型,更會深入到實際運放的非理想特性。 運放的內部結構與參數: 讀者將瞭解一個典型的運算放大器內部是如何構建的,包括輸入級、增益級和輸齣級。重點會解析偏移電壓、輸入偏置電流、輸入失調電流、開環增益、帶寬乘積、壓擺率等關鍵參數的意義,以及它們如何影響實際應用中的電路性能。 基本運放電路: 本書將詳細介紹運算放大器在各種經典電路中的應用,包括反相放大器、同相比例放大器、加法器、減法器、積分器、微分器等。通過對這些電路的分析,讀者將掌握如何利用運放實現信號的綫性運算和非綫性運算。 高級運放應用: 除瞭基本電路,本書還會探討更復雜的運放應用,例如有源濾波器(如Sallen-Key結構)、電壓跟隨器、電流源、振蕩器(如RC振蕩器、LC振蕩器)以及比較器電路等。 第五部分:信號産生與處理 信號的産生與處理是模擬電子技術的重要領域。本書將涵蓋多種信號産生電路的設計與分析。 振蕩器: 讀者將學習不同類型的振蕩器,包括LC振蕩器(如哈特萊、科勒比特)、RC振蕩器(如相移振蕩器、韋恩橋振蕩器)以及晶體振蕩器。重點會解析振蕩器的起振條件(巴剋豪森判據)和頻率穩定性問題,並介紹如何通過負反饋和穩幅電路來提高振蕩器的性能。 波形發生器: 本書還將介紹如何設計産生特定波形(如方波、三角波、鋸齒波)的電路,通常會結閤比較器和積分器等元件。 電源電路: 穩定的電源是模擬電路正常工作的保證。本書將深入講解整流電路、濾波電路以及穩壓電路的設計原理。從簡單的半波、全波整流,到電容濾波、電感濾波,再到綫性穩壓器(如三端穩壓器)和開關穩壓器,都將進行詳盡的分析。 第六部分:噪聲與失真分析 任何實際的模擬電路都不可避免地會受到噪聲和失真的影響。本書高度重視這些實際工程問題,並提供瞭深入的分析方法。 噪聲源與噪聲類型: 讀者將瞭解各種噪聲的來源,包括熱噪聲(約翰遜噪聲)、散粒噪聲、閃爍噪聲等,以及它們是如何在電路中疊加和傳播的。 噪聲分析: 本書將教授如何對電路的噪聲進行量化分析,計算齣總噪聲電壓和噪聲係數,並指導讀者如何通過電路設計和元件選擇來降低噪聲影響,以提高信噪比。 失真分析: 讀者將深入理解綫性失真(諧波失真)和非綫性失真(互調失真)的産生原因,以及它們對信號質量的影響。本書將介紹在設計中如何最小化失真,例如通過選擇閤適的偏置點、采用反饋技術以及使用低失真器件。 第七部分:模擬電路的布局與測試 理論知識固然重要,但實際的工程實現同樣不可忽視。本書的最後部分將關注模擬電路的實際布局、布綫以及測試技術。 PCB布局與布綫: 講解在PCB設計中如何考慮信號完整性,如何處理接地和屏蔽,如何減小寄生參數的影響,以避免引入不必要的噪聲和乾擾。 測試與調試: 介紹常用的模擬電路測試儀器(如示波器、信號發生器、頻譜分析儀、萬用錶)的使用方法,以及常見的電路故障診斷和調試技巧。 總結: 《模擬電子技術基礎(第2版)》是一本集理論深度、工程實踐和前沿視野於一體的權威著作。它通過對半導體器件原理的深刻剖析,對各類放大電路、信號産生與處理電路的係統設計,以及對噪聲與失真等實際問題的深入探討,為讀者提供瞭一條通往模擬電子技術精通之路。無論您是初學者,還是希望深化理解的工程師,這本書都將是您寶貴的學習夥伴和參考資料,助您在模擬電子的廣闊天地中遊刃有餘,揮灑自如。它不僅僅是知識的傳遞,更是思維的啓迪,是激發創新靈感的源泉。
這本書的深度和廣度簡直令人驚嘆,完全超齣瞭我對一本“基礎”教材的預期。它不僅僅是停留在理論層麵,而是把理論與實踐結閤得非常緊密。書中對各種元器件的特性,比如二極管、三極管、MOSFET等,都做瞭非常細緻的分析,不僅僅是給齣一個數據手冊上的參數,而是深入探討瞭這些參數在不同工作條件下的變化,以及它們對電路性能的影響。這對於我們這些將來要做實際電路設計的人來說,簡直是無價之寶。我印象特彆深刻的是,它在講功率放大器的時候,不僅僅介紹瞭AB類、B類等放大器類型,還詳細分析瞭它們各自的優缺點,以及在實際應用中如何權衡選擇。而且,書中還涉及瞭一些更高級的話題,比如噪聲分析、頻率響應、穩定性分析等等,這些都是在一些入門教材中很難看到的。最重要的是,這本書的論述邏輯非常嚴謹,每一部分的講解都建立在前一部分的基礎上,層層遞進,讓你能夠清晰地理解整個知識體係是如何構建起來的。它不像有些書那樣,把知識點零散地羅列齣來,而是像一條清晰的脈絡,將所有的知識點串聯在一起。雖然有些章節讀起來需要花費更多的精力和時間,但一旦理解瞭,你會覺得收獲巨大,對整個模擬電路的理解都會提升到一個新的高度。