Analog Circuit Design pdf epub mobi txt 电子书 下载 2026

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出版者:Springer

作者:Sansen, Willy M. C.; Van de Plassche, Rudy J.; Huijsing, Johan H.

出品人:

页数:326

译者:

出版时间:1994-01-31

价格:USD 299.00

装帧:Hardcover

isbn号码:9780792394082

丛书系列:

图书标签:

• 模拟电路设计
• 电路分析
• 模拟集成电路
• 射频电路
• 滤波器设计
• 运算放大器
• 电源管理
• 信号完整性
• 电路仿真
• 电子工程

《模拟电路设计：原理、实践与前沿》 引言 在电子工程领域，模拟电路设计始终是基石般的存在。从微弱的传感器信号放大，到高保真音频的传输，再到精密控制系统的稳定运行，无不依赖于对模拟信号的精准捕捉、处理与转换。本书《模拟电路设计：原理、实践与前沿》旨在为读者提供一套全面、深入的学习体系，不仅涵盖了模拟电路设计的经典理论，更着重于现代设计方法、实用技巧以及面向未来的新兴技术，帮助读者掌握驾驭模拟世界的核心能力。 第一部分：模拟电路设计的基础理论与核心元件 本部分将系统梳理模拟电路设计的理论基石，为读者建立坚实的知识框架。 电子元件的物理原理与特性： 电阻器： 详细阐述电阻的种类（固定电阻、可变电阻、敏感电阻等）、材料特性、功率损耗、寄生效应（电感、电容）及其对电路性能的影响。分析温度系数、噪声特性，以及在不同应用场景下的选型考量。 电容器： 深入探讨电容器的构成、介质材料（陶瓷、电解、薄膜等）、等效串联电阻（ESR）、等效串联电感（ESL）、漏电流等关键参数。分析不同类型电容器的频率响应、稳定性，以及滤波、耦合、旁路等典型应用。 电感器： 剖析电感器的绕制结构、磁芯材料、饱和特性、品质因数（Q值）、寄生电容及其对高频性能的影响。讲解电感的能量存储原理，以及在储能、滤波、耦合等电路中的作用。 二极管： 详细介绍PN结的形成与特性，包括正向导通、反向击穿、结电容等。深入分析各种二极管（整流二极管、稳压二极管、肖特基二极管、变容二极管、光电二极管、LED等）的工作原理、参数指标及应用。 晶体管： 双极结型晶体管（BJT）： 深入讲解PNP和NPN结的载流子传输机制，BJT的放大区、饱和区、截止区特性。分析输入特性曲线、输出特性曲线、跨导、输入电阻、输出电阻等关键参数。详细阐述BJT作为开关和放大器的应用，以及不同组态（共射、共基、共集）的优缺点。 场效应晶体管（FET）： 详细介绍结型场效应晶体管（JFET）和金属氧化物半导体场效应晶体管（MOSFET）的工作原理。分析JFET的P沟道和N沟道特性，MOSFET的增强型和耗尽型、P沟道和N沟道特性。深入研究栅极、漏极、源极的电压-电流关系，跨导、输入电阻、阈值电压等参数。讲解FET作为开关和放大器的应用，并着重分析MOSFET在现代数字和模拟集成电路中的核心地位。 运算放大器（Op-Amp）： 讲解运算放大器的基本结构（差分输入级、增益级、输出级），理想运放的特性（无穷大开环增益、无穷大输入阻抗、零输出阻抗），以及虚短、虚断的概念。详细分析运放的线性应用电路，如同相放大器、反相放大器、电压跟随器、加法器、减法器、积分器、微分器。探讨非线性应用，如比较器、滞回比较器（施密特触发器）。 基本模拟电路模块： 放大器设计： 详细讲解不同类型的放大器，包括电压放大器、电流放大器、跨导放大器、跨阻放大器。分析放大器的频率响应（增益带宽积、单位增益带宽、滚降特性），噪声分析（热噪声、散粒噪声、闪烁噪声），以及失真分析（谐波失真、互调失真）。 滤波器设计： 深入讲解低通、高通、带通、带阻滤波器的设计原理。分析巴特沃斯、切比雪夫、贝塞尔等滤波器的特性，理解其通带、阻带、过渡带的含义。介绍有源滤波器和无源滤波器的设计方法，以及在信号调理中的重要作用。 振荡器设计： 讲解正弦波振荡器（RC振荡器、LC振荡器、晶体振荡器）和非正弦波振荡器（方波、三角波振荡器）的原理。分析振荡器的起振条件（巴克豪森判据），频率稳定性，以及在时钟信号生成、信号合成中的应用。 电源电路设计： 介绍线性稳压器和开关稳压器（DC-DC转换器）的设计原理。分析稳压器的效率、负载调整率、线性调整率、纹波抑制比等指标。讲解不同拓扑结构（升压、降压、升降压）的DC-DC转换器，以及在低功耗和高效能系统中的关键作用。 第二部分：现代模拟电路设计技术与实践 本部分将深入探讨现代模拟电路设计中的关键技术和实用方法。 集成电路（IC）设计基础： CMOS工艺基础： 详细介绍CMOS（互补金属氧化物半导体）工艺的原理，包括N-MOS和P-MOS晶体管的制造过程，以及其在模拟IC设计中的应用。 模拟IC设计流程： 介绍从概念到芯片的完整设计流程，包括规格定义、架构选择、电路设计、仿真验证、版图设计、流片与测试。 关键模拟IC模块设计： 差分放大器与运算放大器设计： 深入讲解高级运放的设计技术，如折叠式共源共栅、共源共栅、多级反馈等。分析提高增益、带宽、稳定性和减小噪声、失真的方法。 电流镜与偏置电路： 讲解各种电流镜的实现方式（简单电流镜、源级耦合电流镜、威勒电流镜等），以及在提供稳定偏置电流中的重要作用。 带隙基准电压源： 深入分析利用半导体PN结的负温度系数和正温度系数特性，设计具有高稳定性的基准电压源。 ADC与DAC（模数转换器与数模转换器）： 介绍不同类型的ADC（逐次逼近型、Σ-Δ型、流水线型）和DAC（R-2R型、权流型）的设计原理和性能指标。分析量化误差、失真、线性度等关键因素。 高级模拟电路设计技术： 反馈与稳定性分析： 深入探讨反馈在模拟电路设计中的作用，包括提高线性度、降低输出阻抗、扩展带宽等。详细分析电路的频率响应和稳定性，理解波德图、奈奎斯特图等分析工具，掌握补偿技术（极点补偿、零点补偿）。 噪声分析与抑制： 学习如何精确计算和分析电路的各种噪声源，包括热噪声、散粒噪声、闪烁噪声、诱导噪声等。掌握降噪技术，如低噪声放大器设计、差分结构的使用、滤波技术。 失真分析与线性化： 深入研究电路的非线性效应，理解谐波失真（HD）、互调失真（IMD）等概念。学习线性化技术，如负反馈、平衡电路、前馈补偿等。 高速模拟电路设计： 针对高速信号处理需求，研究传输线效应、阻抗匹配、串扰、时域反射（TDR）等问题。介绍高速PCB设计规则和布局技巧。 低功耗模拟电路设计： 探讨在电池供电或功耗受限的应用中，如何设计低功耗模拟电路。研究低压、低功耗的设计技术，如亚阈值工作、动态电压频率调整（DVFS）等。 第三部分：模拟电路设计的仿真、验证与前沿应用 本部分将重点关注模拟电路设计的实用工具、验证方法以及面向未来的发展趋势。 电路仿真与建模： SPICE仿真器： 详细介绍SPICE（Simulation Program with Integrated Circuit Emphasis）及其衍生仿真器（HSPICE, PSpice, LTspice等）的使用。讲解瞬态分析、直流分析、交流分析、噪声分析、瞬态噪声分析、温度分析、蒙特卡洛分析等。 行为级建模与混合信号仿真： 介绍如何使用Verilog-A/AMS等语言进行行为级建模，以及与数字仿真器结合进行混合信号仿真。 参数提取与模型建立： 学习如何根据实际元器件的测量数据建立精确的模型，以及从芯片设计中提取寄生参数。 版图设计与物理验证： 模拟IC版图设计规则： 详细介绍IC设计中的DRC（Design Rule Check）、LVS（Layout Versus Schematic）等验证规则。 寄生效应分析： 讲解版图中的寄生电阻、寄生电容、寄生电感对电路性能的影响，以及版图优化技术。 版图后仿真： 介绍如何利用版图提取的寄生参数进行精确仿真，以确保设计的鲁棒性。 面向未来的模拟电路设计前沿： 射频（RF）与微波电路设计： 介绍RF电路设计中的阻抗匹配、S参数、噪声系数、线性度等关键概念。探讨微带线、带状线等传输线的分析与设计。 传感器接口电路设计： 重点关注如何设计低噪声、高精度、宽动态范围的传感器接口电路，用于连接各类传感器（温度、压力、光、生物信号等）到数字处理单元。 混合信号系统设计： 探讨模拟电路与数字电路的集成设计，重点关注ADC/DAC的接口设计、时钟分频与同步、电源完整性等问题。 物联网（IoT）与低功耗模拟设计： 聚焦于为物联网设备设计的超低功耗模拟前端，包括无线通信接口、传感器采集、能量收集等。 人工智能（AI）驱动的模拟设计： 探讨机器学习、深度学习等AI技术在模拟电路优化、自动化设计、故障诊断等方面的应用潜力。 结论 《模拟电路设计：原理、实践与前沿》致力于为读者提供一个结构清晰、内容详实的学习路径。从基础的元件特性到复杂的集成电路设计，从传统的理论分析到前沿的技术应用，本书力求覆盖模拟电路设计领域的方方面面。通过理论学习、实例分析和实践指导，读者将能够深刻理解模拟世界的奥秘，并具备独立设计高性能、可靠的模拟电路系统的能力，为未来的技术创新与工程实践奠定坚实的基础。

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