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出版者:科学出版社发行部

作者:堀桂太郎

出品人:

页数:188

译者:何希才

出版时间:2003-5-1

价格:20.00元

装帧:简裝本

isbn号码:9787030110190

丛书系列:OHM电子爱好者读物

图书标签:

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深入探秘：现代电子技术基石——《晶体管电路设计与应用》 图书简介 本书旨在为电子工程、通信工程、计算机科学以及相关领域的学习者和从业人员提供一本全面、深入且实用的晶体管电路设计与应用指南。我们深知，晶体管作为现代电子系统的核心基石，其工作原理和灵活应用是理解和掌握高级电子技术的关键所在。本书摒弃了过于抽象的理论堆砌，专注于将深奥的半导体物理概念转化为可操作的电路设计知识，确保读者能够真正掌握如何利用这一微小元件构建出功能强大的电子系统。 全书内容结构严谨，逻辑清晰，从基础的半导体材料特性入手，逐步过渡到单个晶体管（特别是BJT和MOSFET）的内部结构、工作机制、等效电路模型，最终聚焦于实际应用中的各类放大器、开关电路和稳压电路的设计与分析。 第一部分：半导体基础与器件物理 在深入电路设计之前，理解晶体管的“前世今生”至关重要。本部分将详尽阐述半导体物理学的基本概念，包括能带理论、载流子输运现象（漂移与扩散），以及P型和N型半导体的掺杂过程。随后，我们将重点剖析PN结的形成、反向和正向偏置下的特性，这是所有半导体器件的共同基础。 接着，本书将花费大量篇幅详细介绍双极性结型晶体管（BJT）和金属氧化物半导体场效应晶体管（MOSFET）的内部物理机制。对于BJT，我们将深入探讨其三区工作模式（截止、放大、饱和），以及$eta$（电流放大系数）的实际意义和影响因素。对于MOSFET，则会详细解释其增强型与空穴型器件的区别，栅氧层电容的作用，以及其在“弱反型”、“强反型”区间的跨导特性。我们不满足于停留在教科书上的理想模型，而是引入了如沟道长度调制效应、速度饱和等影响实际性能的非理想因素，为后续的高精度设计打下坚实基础。 第二部分：晶体管的等效模型与偏置技术 掌握了晶体管的物理特性后，如何将其抽象为便于分析和计算的电路模型是工程实践中的核心技能。本部分将系统梳理不同工作频率和不同精度要求的晶体管等效电路模型。 对于低频应用，我们将重点讲解混合$pi$模型（Hybrid-$pi$ Model）和$ ext{r}_{ ext{e}}$模型的推导过程和适用场景。读者将学习如何利用这些模型精确计算放大电路的输入电阻、输出电阻、电压增益和电流增益。同时，我们会详细介绍高频下的$ ext{z}$参数和$ ext{h}$参数模型，并教授Smith圆图在晶体管高频匹配网络设计中的应用。 偏置电路的设计是保证晶体管在预期工作点（Q点）稳定工作的前提。本书提供了多种实用的偏置电路方案，包括固定偏置、分压器偏置（最常用且稳定）、发射极反馈偏置等。针对这些方案，我们不仅会展示如何计算初始偏置点，更重要的是，我们将引入灵敏度分析和温度稳定性分析（如使用$S$参数），教会读者如何设计出对电源电压和晶体管参数变化不敏感的、鲁棒性强的偏置电路。 第三部分：小信号放大电路的精妙设计 放大电路是晶体管应用的核心。本部分将晶体管视为一个“受控源”，系统地介绍各种基本放大组态的原理、优缺点及设计流程。 1. 共射极放大器（CE）： 作为最常见的电压放大组态，我们将详细分析其高电压增益的来源，并探讨旁路电容对低频响应的影响，以及如何通过反馈机制优化其性能。 2. 共源极放大器（CS）： 侧重于MOSFET的应用，对比其与BJT共射极放大器的特性差异，尤其关注其高输入阻抗的优势。 3. 共基极/共栅极放大器（CB/CG）： 重点分析其低输入阻抗和高输出阻抗的特性，以及在级联和射频输入级中的独特作用。 4. 共源共栅（Cascode）与射随器（CS/CE Emitter Follower）： 介绍如何通过组合不同的组态，实现高增益、高带宽、高输入阻抗和低输出阻抗等多种性能指标的优化。 对于每一个组态，本书均提供了详细的设计步骤、性能计算示例以及元器件选型指南。 第四部分：反馈、频率响应与功率放大 现代电子系统对性能的追求永无止境，这离不开反馈和对频率特性的精确控制。 负反馈理论： 我们将引入波特图、回路增益、相位裕度和增益裕度等概念，解释负反馈如何稳定增益、线性化失真并拓展带宽。书中会分析电压串联、电流并联等四种基本反馈组态在晶体管放大器中的具体实现。 频率响应分析： 晶体管的带宽受其内部寄生电容（如$ ext{C}_{pi}$和$ ext{C}_{mu}$）的严重制约。本书将运用开环增益曲线和单位增益带宽（GBW）的概念，指导读者如何通过米勒效应分析，预测和设计放大器的上下限截止频率。 功率放大器： 针对需要驱动负载的场合，本部分将系统讲解甲类、甲乙类和乙类功率放大器的工作原理、效率分析和失真特性。重点对比不同工作类的优缺点，并指导读者设计高效率的互补推挽（Class AB）输出级，同时探讨热失控的预防措施。 第五部分：晶体管作为开关与数字应用 除了放大功能，晶体管作为高速开关是构建逻辑门和存储器的基础。 本书将从开关瞬态响应的角度分析BJT和MOSFET作为开关时的特性，包括延迟时间、上升时间和下降时间。我们将详细解析晶体管的饱和区和截止区特性，并将其应用于： 1. 驱动电路设计： 如何设计驱动能力强、响应速度快的接口电路，以驱动LED阵列、继电器或小型电机。 2. 简单逻辑门复现： 虽然现代数字电路多采用集成电路，但理解基本的反相器、NAND门和NOR门是如何由分立晶体管构成的，是理解CMOS技术的基础。 3. 稳压电源基础： 介绍晶体管在并联型和串联型线性稳压器中的核心作用，如何利用晶体管实现精确的电压跟随和电流限制功能。 通过本书的学习，读者不仅能理解晶体管的复杂物理机制，更能将这些知识转化为实际的电路设计能力，无论是构建高保真音频放大器、设计高频射频前端，还是理解复杂的嵌入式系统中的模拟接口，都将拥有坚实的技术基础。本书配有大量的工程案例和习题，确保理论与实践的完美结合。

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这本关于电子学基础的书籍，内容编排得非常扎实，从最基本的电学原理讲起，逐步过渡到半导体器件的特性。作者在阐述复杂概念时，总能找到非常贴切的比喻，比如用自来水管的水流和压力来类比电流和电压，让初学者能够迅速抓住核心要点。我尤其欣赏它对晶体管工作原理的深入剖析，不仅仅停留在“开关”的层面，更深入探讨了其在放大和开关电路中的实际应用，配图清晰易懂，即使是像我这种对电子学一窍不通的门外汉，也能在反复研读后，对整个电子世界的运行逻辑有了一个初步的清晰认知。书中还穿插了一些历史小故事，讲述了关键发明背后的科学家的探索历程，这让枯燥的理论学习增添了不少人文色彩和趣味性，让人在阅读时更愿意沉浸其中，而不是仅仅为了应付考试。总的来说，对于想系统了解现代电子技术根基的人来说，这本书无疑提供了一个极佳的、坚实的起点。

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与其他动辄使用最前沿、最昂贵芯片进行案例讲解的书籍不同，这本书的选材非常接地气，聚焦于那些经典且至今仍在广泛使用的TTL和CMOS系列标准逻辑芯片。这一点让这本书的生命力得以延续，因为对于很多复古电子项目或者成本敏感的嵌入式系统维护来说，掌握这些基础元件的工作特性是不可或缺的技能。作者在介绍74系列芯片时，不仅讲解了其逻辑功能，还详细对比了不同子系列（如74LS、74HC）之间的速度、功耗和驱动能力差异，并解释了在实际电路设计中如何根据需求进行替换选择。这种注重实用性和历史传承的教学方法，让我感觉自己掌握的知识是经过时间考验的、耐用的“硬核”技能，而不是只能在模拟器里跑几分钟的昙花一现的演示。它成功地将“入门”的广度与“实用”的深度完美地结合在了一起。

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说实话，我本来对接下来的内容有点望而却步，总觉得那些关于逻辑门和布尔代数的部分会极其抽象难懂。然而，这本书的处理方式简直是教科书级别的典范。它没有直接抛出复杂的真值表，而是通过一系列生动的日常决策情景，来引入与、或、非这些基本逻辑运算。例如，在解释“异或”门时，作者设计了一个“是否带伞”和“是否下雨”的组合判断场景，让我瞬间明白了它在判断差异性时的精妙之处。随后的组合逻辑和时序逻辑的学习也遵循了同样的渐进原则，每引入一个新概念，都会立刻对应一个小型设计实例，让理论和实践的距离被大大拉近。我花了几天时间，跟着书中的步骤，亲手用软件仿真搭建了几个简单的计数器和译码器，那种看着自己设计的逻辑电路真正按照预期工作起来的成就感，是单纯看理论公式无法比拟的。这套教程的设计者显然深谙如何引导心智，让复杂的数字世界变得触手可及。

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我不得不提一下，这本书在处理“故障分析与排除”这个环节的处理上，远超出了我对一本入门教材的预期。通常这类书籍只会介绍如何搭建电路，但真正实践时，总会遇到各种意想不到的问题，比如元件虚焊、信号毛刺或者逻辑电平不匹配。本书非常务实地设置了多个章节专门讨论这些“不完美”的情况。它不是空泛地告诉你“检查连接”，而是针对不同的电路类型，列出了详尽的排查清单和相应的症状描述。例如，当一个四位加法器输出错误时，书里会引导读者从最低有效位开始，逐步检查进位链上的每一个全加器，并指出哪些常见错误最可能导致特定位置的错误。这种系统化的、类似侦探破案的分析流程，极大地提升了我解决实际问题的信心，让我明白，做工程不仅仅是会搭积木，更重要的是能准确诊断积木搭错在哪里。

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这本书的排版和资料收集工作做得非常到位，体现出一种严谨又不失亲和力的风格。它的附录部分简直是一座小小的宝藏，里面不仅包含了常见器件的详细参数表，还专门开辟了一章讲解了常用的测量仪器——示波器和万用表——的正确使用方法和读数技巧。这点对于自学者来说太重要了，因为很多入门书籍往往忽略了“如何测量”这一实践环节。书中还提供了一些实用的电路设计小技巧（Design Tips），比如如何进行电源去耦、如何优化时钟信号的传输等，这些往往是课堂教学中一笔带过但实际工程中至关重要的问题。阅读体验上，纸张的质量很好，反光度适中，使得长时间阅读也不会感到眼睛疲劳。而且，作者在引用外部资源和建议进一步阅读的经典文献时也十分慷慨，为那些想深挖特定领域的人指明了方向，展现了一种开放的学术态度。

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跟我国的教材就是不一样

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跟我国的教材就是不一样

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抛弃了各种原理性的概念和无聊的计算作业，科普还是要简单一点的好，这样的书，逐步收集一套，将来给儿子看也不落伍吧，希望他能够在高一高二能够看懂。

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抛弃了各种原理性的概念和无聊的计算作业，科普还是要简单一点的好，这样的书，逐步收集一套，将来给儿子看也不落伍吧，希望他能够在高一高二能够看懂。