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第1章 非线性电路概述1

1.1 引言1

1.2 非线性元件1

1.2.1 非线性电阻1

1.2.2 非线性电容6

1.2.3 非线性电感7

1.2.4 非线性器件建模8

1.3 非线性电路方程9

1.4 小信号分析法10

1.5 分段线性优化方法13

思考题与习题15

第2章 半导体PN结与二极管18

2.1 半导体与PN结18

2.1.1 半导体与掺杂18

2.1.2 N型与P型半导体18

2.1.3 PN结的动态平衡21

2.1.4 PN结的正向偏置21

2.1.5 PN结的反向偏置22

2.2 二极管模型23

2.2.1 二极管的伏安特性23

2.2.2 PN结电容效应24

2.2.3 二极管大信号模型25

2.2.4 二极管的小信号模型26

2.2.5 简单二极管电路的计算方法27

2.3 二极管器件的SPICE语句输入格式29

2.3.1 半导体器件的SPICE语句描述方式29

2.3.2 二极管D的SPICE语句输入格式30

2.4 二极管的应用31

2.4.1 整流电路31

2.4.2 检波电路33

2.4.3 限幅电路34

2.4.4 二极管的主要参数35

2.5 特殊二极管35

2.5.1 齐纳二极管35

2.5.2 肖特基二极管36

2.5.3 发光二极管37

2.5.4 激光二极管38

2.5.5 光电二极管40

思考题与习题42

第3章 双端口非线性器件与受控源44

3.1 双端口非线性电子器件44

3.2 单元电路的隔离44

3.2.1 隔离的必要性44

3.2.2 隔离器基本结构49

3.3 受控电源51

3.3.1 受控源电路图52

3.3.2 电压控制电压源53

3.3.3 电压控制电流源53

3.3.4 电流控制电压源54

3.3.5 电流控制电流源54

3.4 受控源在电路中的基本行为55

3.4.1 受控源的放大功能55

3.4.2 放大的基本概念58

3.5 有源电路的计算58

3.5.1 有源电路计算举例58

3.5.2 受控源的层次链接62

3.6 反馈的基本概念64

3.6.1 反馈概念的产生64

3.6.2 反馈基本方程式65

3.6.3 反馈的组态及判断方法67

思考题与习题68

第4章 双极型晶体管71

4.1 晶体管的发明71

4.2 BJT的基本工作原理72

4.2.1 PNP型晶体管的基本工作原理72

4.2.2 NPN型晶体管的基本工作原理75

4.3 BJT的制造工艺76

4.4 BJT的电路模型79

4.4.1 BJT的Ebers-Moll模型79

4.4.2 BJT的小信号等效电路81

4.4.3 BJT的Gummel-Poon电路模型82

4.4.4 BJT的SPICE输入语句格式82

4.4.5 BJT的SPICE模型语句与参数83

4.4.6 BJT的极限参数85

思考题与习题85

第5章 BJT基本电路86

5.1 共基极、共发射极和共集电极3种基本组态电路86

5.1.1 共基极组态放大电路86

5.1.2 共发射极组态放大电路93

5.1.3 共集电极组态放大电路108

5.1.4 共基极、共发射极和共集电极放大器主要特征比较109

5.2 BJT直接耦合基本电路110

5.2.1 达林顿连接112

5.2.2 NPN型晶体管与PNP型晶体管组合放大器114

5.2.3 差分放大器115

5.2.4 管联放大器121

5.3 电流源及其应用122

5.3.1 电流源122

5.3.2 电流源的应用133

5.4 BJT电压源137

5.4.1 产生电压源的基本方法137

5.4.2 电压源实用电路138

思考题与习题142

第6章 场效应晶体管原理、特性与工艺147

6.1 结型场效应晶体管147

6.1.1 PN结场效应晶体管147

6.1.2 金属-半导体结场效应晶体管149

6.1.3 高电子迁移率晶体管149

6.1.4 JFET的大信号模型151

6.1.5 JFET的SPICE语句格式151

6.1.6 JFET的仿真模型151

6.1.7 JFET与BJT的对比153

6.2 MOSFET的基本结构与原理153

6.2.1 MOS的基本结构154

6.2.2 MOS伏安特性156

6.2.3 NMOS电容的组成159

6.2.4 MOS管的阈值电压VT160

6.2.5 MOSFET的体效应160

6.2.6 MOSFET尺寸按比例缩小161

6.2.7 MOSFET的跨导gm162

6.2.8 MOSFET的动态特性受尺寸缩小的影响163

6.2.9 MOSFET的温度特性163

6.2.10 MOSFET的噪声163

6.3 与MOSFET相关的VLSI工艺164

6.4 MOS器件的二阶效应167

6.4.1 L和W的变化167

6.4.2 沟道长度调制169

6.4.3 短沟道效应引起门限电压变化170

6.4.4 狭沟道效应引起门限电压变化170

6.5 MOSFET的等效电路模型171

6.5.1 MOSFET的SPICE输入语句171

6.5.2 MOSFET的等效电路模型参数172

6.5.3 FET小信号等效电路175

思考题与习题176

第7章 基本FET模拟电路177

7.1 FET基本组态177

7.1.1 共栅组态178

7.1.2 共源组态179

7.1.3 共漏组态180

7.1.4 共源-共栅管联组态181

7.1.5 源极耦合FET对管182

7.2 FET可变电阻与开关186

7.2.1 FET可变电阻186

7.2.2 FET开关187

7.3 MOS二极管与有源电阻188

7.4 电流漏、电流源和电流镜189

7.4.1 电流漏和电流源189

7.4.2 电流镜191

7.5 MOS基准电压192

7.6 MOS放大器194

7.6.1 有源负载反相放大器194

7.6.2 CMOS差分放大器201

7.6.3 电流镜负载的CMOS差分放大器设计205

7.7 总结206

思考题与习题207

第8章 多级放大器和集成运算放大器210

8.1 多级放大器210

8.1.1 单级与多级放大器210

8.1.2 多级放大器基本构造与设计要点211

8.1.3 多级放大器的增益215

8.1.4 多级放大器的频率特性215

8.2 反馈放大器216

8.2.1 反馈放大器基本类型和判断216

8.2.2 负反馈对放大器性能的影响218

8.2.3 反馈放大器的分析221

8.2.4 负反馈放大器的稳定性225

8.3 集成运算放大器231

8.3.1 通用集成放大器231

8.3.2 原始的集成运算放大器233

8.3.3 μA709 、 μA741和LM301233

8.3.4 CMOS运算放大器236

8.4 由运算放大器构造的放大器基本原理237

8.4.1 运算放大器模型与符号237

8.4.2 由运算放大器构成的两种放大器电路238

8.4.3 运算放大器工作时的直流偏置240

8.5 运算放大器的大信号工作和转换速率248

思考题与习题252

第9章 由运算放大器构成的电路255

9.1 利用运算放大器构造放大电路255

9.1.1 电压跟随器256

9.1.2 同相放大器构成的加法电路257

9.1.3 反相放大器构成的加法电路259

9.1.4 减法电路260

9.1.5 可变增益放大器261

9.1.6 弱信号放大与高精度运算放大器262

9.2 由运算放大器构成的信号变换电路267

9.2.1 基准电压源267

9.2.2 基准电流源268

9.2.3 电压-电流变换电路269

9.2.4 电流-电压变换电路273

9.2.5 电阻-电压变换电路275

9.3 利用运算放大器构成的线性运算电路278

9.3.1 微分运算电路278

9.3.2 积分运算电路280

9.3.3 有源滤波电路281

9.4 由运算放大器构成的非线性电路290

9.4.1 整流电路290

9.4.2 绝对值电路294

9.4.3 限幅电路297

9.4.4 对数变换电路299

9.4.5 乘法运算电路301

9.4.6 比较电路303

思考题与习题306

第10章 功率放大与电源变换电路309

10.1 功率放大电路基础309

10.1.1 功率放大电路的作用309

10.1.2 功率放大电路的特点309

10.1.3 功率放大电路的主要技术参数311

10.1.4 功率放大器的分类313

10.2 线性功率放大器313

10.2.1 单管线性功率放大器基本电路与电压电流波形313

10.2.2 甲类功率放大器314

10.2.3 乙类功率放大器316

10.2.4 甲乙类互补推挽电路320

10.2.5 丙类功率放大电路321

10.3 开关功率放大器321

10.3.1 丁类功率放大器322

10.3.2 戊类功率放大器322

10.3.3 己类功率放大器323

10.4 电源变换电路323

10.4.1 电源变换电路的分类323

10.4.2 线性直流稳压电源324

10.4.3 串联型线性直流稳压电路325

思考题与习题328

第11章 振荡器332

11.1 引言332

11.2 正反馈回路型振荡器原理332

11.3 非谐振回路型振荡器333

11.3.1 环形振荡器333

11.3.2 RC桥式振荡器336

11.3.3 多谐振荡器338

11.4 LC调谐型振荡器341

11.4.1 电感三端式振荡器341

11.4.2 电容三端式振荡器343

11.4.3 LC振荡器的频率稳定性345

11.5 石英晶体振荡器348

11.5.1 石英晶体的物理特性和等效电路348

11.5.2 晶体振荡电路351

11.6 负阻振荡器352

11.6.1 负阻振荡原理353

11.6.2 负阻器件和电路353

11.6.3 负阻振荡器电路355

思考题与习题357

第12章 频率变换电路358

12.1 引言358

12.2 混频器358

12.2.1 混频器的基本特性358

12.2.2 混频器的基本原理359

12.2.3 混频器的作用360

12.2.4 单端混频器361

12.3 倍频器364

12.4 分频器364

12.4.1 再生式分频器364

12.4.2 振荡锁定分频器365

12.4.3 数字分频器366

12.5 幅度调制与解调电路367

12.5.1 幅度调制368

12.5.2 幅度解调373

12.6 角度调制与解调电路375

12.6.1 角度调制原理375

12.6.2 频率调制电路377

12.6.3 鉴频器378

思考题与习题380

第13章 逻辑门电路381

13.1 引言381

13.2 模拟电路与数字电路381

13.3 二极管逻辑门电路383

13.4 BJT逻辑门电路384

13.4.1 TTL门电路384

13.4.2 ECL门电路386

13.5 FET基本逻辑电路388

13.5.1 FET传输门388

13.5.2 NMOS非门电路396

13.5.3 CMOS非门398

13.5.4 CMOS非门的瞬态特性402

13.6 CMOS基本逻辑门电路405

13.6.1 与非门电路405

13.6.2 或非门电路406

13.7 源极耦合FET逻辑——SCFL406

思考题与习题407

第14章 模数与数模转换电路410

14.1 引言410

14.2 模数转换器410

14.2.1 原理410

14.2.2 并联式ADC411

14.2.3 流水线ADC412

14.2.4 逐次逼近式ADC413

14.3 数模转换器414

14.3.1 原理414

14.3.2 参考电压法DAC414

14.3.3 参考电流法DAC416

14.3.4 R-2R梯形DAC417

思考题与习题419

第15章 电子线路分析、设计与测试420

15.1 引言420

15.2 电子线路分析420

15.2.1 电子线路分析与模拟的流程420

15.2.2 电路特性分析和控制语句421

15.3 电子线路设计424

15.3.1 电子线路设计步骤424

15.3.2 版图设计425

15.3.3 版图检查426

15.3.4 版图数据提交与流片428

15.4 电子线路测试428

思考题与习题429

附录一 共发电路的Ebers-Moll模型及输入输出特性430

附录二 专业术语中英文对照436

附录三 电子线路教学博物板443

参考文献449