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出版者:

作者:人力资源和社会保障部教材办公室 编

出品人:

页数:210

译者:

出版时间:2009-5

价格:23.00元

装帧:

isbn号码:9787504576248

丛书系列:

图书标签:

• 数字电路
• 电路基础
• 电子技术
• 数字逻辑
• 计算机组成原理
• 电路设计
• 模拟电路
• 嵌入式系统
• 电子工程
• 高等教育

模拟电子技术：从基础到前沿的深度探索 内容简介 本书旨在为读者提供一个全面、深入、系统化的模拟电子技术学习路径，涵盖从最基本的电路元件到复杂系统设计与应用的全过程。我们相信，扎实的模拟电路知识是理解所有现代电子系统的基石，无论数字技术如何发展，模拟信号的处理和放大永远是不可或缺的核心环节。 第一部分：基础元件与分析 本书的开篇将系统回顾和深入探讨半导体物理基础，为理解后续有源器件的工作原理打下坚实的基础。 1. 半导体基础与PN结理论： 我们将详细阐述半导体材料的能带结构、载流子输运机制，并对PN结的形成、直流特性（如理想二极管方程的推导与局限性）、小信号模型以及结电容效应进行详尽的分析。特别地，本部分会深入探讨温度对PN结特性的影响，并引入齐纳二极管和肖特基二极管的特殊应用场景。 2. BJT与MOSFET的工作原理与建模： 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）作为现代模拟电路的“积木块”，其掌握程度直接决定了后续设计的成败。 BJT部分： 我们不仅讲解跨导模型（Ebers-Moll模型），更会重点分析混合$pi$模型和小信号模型在不同工作状态下的适用性。通过大量实例，演示如何利用BJT实现精确的电流源和电压基准。 MOSFET部分： 深入剖析增强型与结型MOSFET的工作区划分、导通机制，以及其在亚阈值区域（Subthreshold Region）的非线性行为。高频特性（如米勒效应）和非理想效应（如沟道长度调制、体效应）将被纳入详细分析范畴。我们还将引入先进的紧凑模型（如BSIM系列模型）的概念，以桥接理论与实际仿真之间的鸿沟。 3. 晶体管级联电路分析： 单个晶体管的组合可以实现基本的放大功能。本章将系统分析共射、共集、共基极（BJT）以及共源、共漏、共栅（MOSFET）的基本组态。随后，重点讲解双管对（如电流镜）和三级放大器的设计，深入探讨反馈网络对增益、带宽和稳定性的影响。 第二部分：经典模拟电路设计 本部分将构建起一套完整的、可复用的模拟电路设计模块。 4. 线性放大电路设计： 放大器的设计是模拟电路的核心。我们将从单级、多级放大器入手，覆盖偏置电路的设计哲学、功耗与性能的权衡。 频率响应分析： 采用波特图分析法，详细讲解低频滚降（由耦合电容和旁路电容引起）和高频滚降（由极点和米勒效应引起）。引入增益带宽积（GBW）的概念，并指导读者如何通过反馈结构控制系统的极点位置，实现期望的相位裕度和瞬态响应。 反馈理论应用： 详尽阐述负反馈对电路性能的改善（增益、输入/输出阻抗、带宽、失真）。我们将应用开环增益分析法和返回路径分析法，结合Blackman阻抗公式，对不同反馈组态下的输入输出阻抗进行精确计算。 5. 运算放大器（Op-Amp）的架构与实现： 本章是全书的重点之一。我们将从最基本的跨导放大器（OTA）出发，构建出具有高开环增益、低输出阻抗和宽带宽的实用型运算放大器。 典型架构剖析： 详细分析两级型（如折叠共源共源结构）、折叠共源（Folded Cascode）以及Miller补偿技术的原理与实现。特别关注内部补偿电容如何影响主极点和次级极点，确保电路的稳定性。 高精度技术： 引入失调电压（Offset Voltage）的来源、补偿技术（如自动归零和斩波稳定技术），以及共模抑制比（CMRR）和电源抑制比（PSRR）的优化设计。 6. 功率放大器与输出级设计： 针对驱动负载和功率传输的需求，本书将深入探讨各类功率放大器的工作模式（A类、B类、AB类、C类）。重点分析甲乙类推挽级的交叉失真问题及其在AB类结构中的消除方法。同时，我们将引入热管理的概念，并探讨散热设计对电路长期可靠性的影响。 第三部分：非线性与信号处理电路 本部分聚焦于信号的转换、调节与生成。 7. 振荡器与波形发生器： 振荡电路是时钟信号和载波信号的源泉。我们将对比分析RC振荡器（如文氏桥式）和LC振荡器（如哈特莱、科勒电路）。对于LC振荡器，重点讲解起振条件和频率稳定性的晶体控制技术。同时，也将涵盖利用模拟集成电路实现方波、三角波和锯齿波的经典方法。 8. 滤波器设计（有源滤波器）： 滤波器在信号调理中至关重要。本书将避开传统的RLC无源滤波器，专注于使用运算放大器和电阻电容构建的高性能有源滤波器。 经典近似法： 详述巴特沃斯（Butterworth，平坦通带）、切比雪夫（Chebyshev，等波纹特性）和贝塞尔（Bessel，线性相位）滤波器的设计公式、阶数选择和原型电路的转化。 实用设计方法： 重点介绍Sallen-Key结构和双二阶滤波器（Tow-Thomas/State-Variable）在实现高Q值和精确中心频率控制方面的优势。 9. 数据转换器基础（ADC与DAC）： 随着数字化成为主流，模数（ADC）和数模（DAC）转换器的性能直接决定了系统的精度。 DAC实现： 深入研究加权电阻型DAC和R-2R梯形网络DAC的结构、非线性误差（如DNL和INL）的成因及校准方法。 ADC架构： 详细分析积分型（双积分）和逐次逼近型（SAR）ADC的工作流程，重点讨论采样保持电路（S/H）在提高ADC速度和精度的关键作用。 第四部分：高级主题与前沿技术 为了与现代工程实践接轨，本书最后将引入一些高级和前沿的模拟设计概念。 10. 低噪声与高频设计考量： 在射频（RF）前端和精密测量中，噪声控制是设计的首要任务。我们将解析热噪声、散弹噪声、闪烁噪声的来源，并指导读者如何利用晶体管噪声模型（如$Y$参数模型）来计算电路的等效输入噪声电压和电流。同时，将引入Smith圆图，用于匹配网络的设计（L-匹配和T-匹配），以实现最大功率传输或噪声最优匹配。 11. 电源管理与低功耗设计： 现代便携式设备对功耗极为敏感。本书将探讨线性稳压器（LDO）和开关模式电源（SMPS）的设计差异。重点分析LDO的瞬态响应和PSRR优化，以及开关模式转换器（如Buck/Boost）的控制环路补偿，以确保高效的能量转换和系统稳定性。 总结 本书不仅仅是一本电路手册，更是一本注重设计思维和工程实践的指南。通过对每一个基本模块的深入剖析和对复杂系统架构的系统梳理，读者将能够掌握设计、仿真、测试和优化现代模拟集成电路所需的核心技能。

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作为一个已经工作几年，但多年没碰专业知识的老工程师来说，我找这本书纯粹是想快速回顾和更新一下知识。让我惊喜的是，它并没有停留在基础概念的重复上，而是花了大量篇幅讨论了现代集成电路设计中的实际挑战。比如，对亚稳态（metastability）的分析，以及如何设计消除这些潜在问题的同步电路，这正是现在高速系统设计中非常关键的一环。书中对大规模可编程逻辑器件（PLD）的介绍也十分到位，它不仅讲解了CPLD和FPGA的基本架构，还提及了硬件描述语言（HDL）在这些器件中的应用趋势，这对我拓展现代数字系统设计视野帮助极大。这本书的深度和广度兼顾得非常好，它既能让新手打下坚实的地基，又能让资深人士找到值得深思的专业探讨点，绝对是工具书级别的存在。

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这本书的讲解方式真是太深入浅出了，虽然我之前对电子学有点怵头，感觉那些晶体管、逻辑门什么的都很抽象，但作者似乎有一种魔力，能把复杂的概念用非常直观的方式呈现出来。比如，书中对CMOS反相器的详细剖析，不仅从理论层面讲透了其工作原理，还结合实际的阈值电压和功耗分析，让我立刻明白了为什么这种电路在现代数字系统中如此重要。我记得有一章专门讲了时序逻辑电路，那些触发器、寄存器和状态机的设计，读起来一点也不费力，作者提供的例子都是生活化的，甚至有点像在听一位经验丰富的工程师在耳边细说，那种感觉非常棒。特别是对于初学者来说，这种从最基本的逻辑门开始，逐步搭建到复杂系统的过程，逻辑链条非常完整，不会让人感到思维上的断裂。整本书的行文节奏把握得恰到好处，既有足够的理论深度，又不失实践指导意义，简直是入门数字电路的绝佳向导。

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我必须强调一下这本书在理论深度上带来的那种“豁然开朗”的感觉。很多教材在讲解时序分析时，总是含糊其辞地提一下建立时间和保持时间，但这本书对这两个参数的物理起源、时钟抖动（Jitter）的影响，甚至是如何通过仿真工具来精确测量它们，都进行了近乎“刨根问底”的探讨。读完这部分，我才真正理解了为什么在设计高速系统时，时序约束会变得如此严苛。此外，书中对存储器组织结构（如SRAM和DRAM的单元结构）的讲解，也让我从一个纯粹的逻辑层面提升到了存储介质的物理层面去理解。这种跨越式的知识迁移，使得我对数字系统整体的理解不再是零散的模块拼接，而是一个有机运作的整体，结构清晰，逻辑缜密，非常专业且令人信服。

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这本书的语言风格非常“务实”，少了一些学术上的矫饰，多了一些工程上的直率。作者似乎并不想炫耀自己有多么高深的理论，而是专注于如何把这个领域里最核心、最实用的知识高效地传递给你。例如，在讲解译码器和多路选择器这类基础模块时，它不仅展示了如何用基本门电路实现，还对比了不同实现方式在延迟和器件数量上的权衡，这种直接的工程取舍分析，是教科书里难得一见的。整本书的叙事节奏紧凑，没有一句废话，每一个章节都像是精心打磨过的工具箱，里面装的都是最锋利的螺丝刀和扳手。读完后，我感觉自己像是经历了一场高效的特训，对如何快速分析和设计数字电路有了一种全新的自信和直觉。

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这本书的排版和图示设计，简直是为我这种“视觉学习者”量身定做的。拿到书的那一刻，我就被它清晰的布局吸引了。不同于其他教材那种密密麻麻全是公式和文字的压抑感，这里的每一个图表都经过精心设计，色彩分明，标注清晰，让那些原本让人头疼的波形图和真值表瞬间变得易于理解。尤其是那些关于组合逻辑电路优化的部分，作者用流程图和卡诺图的对比演示，让我一下子明白了为什么简化电路不仅仅是为了省事，更是为了提升性能和降低成本。书中对不同逻辑系列（比如TTL和CMOS）的特性对比分析，也做得非常细致，表格对比一目了然，省去了我到处翻阅资料的时间。我特别喜欢它在每节后面的“自检”小问题，它们不是那种八股式的考题，而是能真正检验你对概念理解程度的思考题，读完后自我感觉知识体系得到了极大的巩固。

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