模擬電路原理與設計

模擬電路原理與設計
目錄
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第1章電路理論1
1.1電路定理1
1.1.1基爾霍夫電流和電壓定律1
1.1.2疊加定理1
1.1.3戴維南定理與諾頓定理2
1.1.4電流源、電壓源和受控源3
1.1.5符號使用規(guī)則4
1.2從復指數(shù)信號到傅里葉變換5
1.2.1復指數(shù)信號與頻率譜5
1.2.2傅里葉變換7
1.3拉普拉斯變換8
1.3.1從傅里葉變換到拉普拉斯變換8
1.3.2電容和電感阻抗的拉普拉斯變換9
1.4傳遞函數(shù)10
1.4.1串聯(lián)電容電路10
1.4.2并聯(lián)電容電路11
1.5零點與極點11
1.6頻率響應11
1.6.1圖解法12
1.6.2解析法13
1.7伯德圖14
1.7.1串聯(lián)電容電路的伯德圖14
1.7.2并聯(lián)電容電路的伯德圖15
1.7.3放大器的頻率響應16
1.8時間響應17
1.8.1一階電路17
1.8.2二階電路18
1.9小結18
練習題19
第2章半導體二極管與雙極型晶體管21
2.1半導體二極管21
2.1.1直流特性21
2.1.2PN結的性質22
2.1.3大信號模型25
2.1.4小信號模型26
2.2雙極型晶體管27
2.2.1物理結構與電路符號27
2.2.2工作原理28
2.2.3大信號特性29
2.2.4小信號參數(shù)與模型30
2.3小結32
練習題32
第3章MOS晶體管34
3.1物理結構與工作原理34
3.1.1NMOS管的結構34
3.1.2溝道的生成35
3.1.3三個工作區(qū)36
3.1.4導出iDvDS關系式37
3.1.5NMOS管的電路符號39
3.2大信號特性40
3.2.1傳遞特性曲線40
3.2.2輸出特性曲線41
3.2.3亞閾值區(qū)42
3.2.4PMOS管的電特性43
3.3小信號參數(shù)與模型44
3.3.1計算跨導44
3.3.2小信號模型46
3.3.3體效應47
3.4三種MOS基本放大器48
3.4.1共源放大器(CS)48
3.4.2共柵放大器(CG)48
3.4.3共漏放大器(CD)50
3.5MOS管的高頻特性51
3.5.1柵極與溝道之間的電容51
3.5.2柵極與源漏區(qū)之間的重疊電容52
3.5.3結電容52
3.5.4高頻模型52
3.6基本放大器的高頻特性53
3.6.1MOS管的Miller效應53
3.6.2共源放大器54
3.6.3共柵放大器54
3.6.4源極跟隨器56
3.7小結57
練習題57
第4章理想運算放大器60
4.1什么是理想運算放大器60
4.2反相放大器61
4.2.1反相放大器分析61
4.2.2反相放大器用作加法器63
4.3同相放大器63
4.3.1同相放大器分析63
4.3.2電壓跟隨器64
4.4運放的基本應用65
4.4.1電流電壓轉換器65
4.4.2電壓電流轉換器66
4.4.3差值放大器67
4.4.4測量放大器68
4.4.5阻抗元件反相放大器70
4.4.6反相積分器71
4.4.7精密半波整流器73
4.5運放電路的設計74
4.5.1基準電壓源設計74
4.5.2橋式電路設計75
4.6小結76
練習題76
第5章運算放大器的參數(shù)78
5.1輸入?yún)?shù)78
5.1.1輸入電阻ri78
5.1.2輸入電容Ci79
5.1.3輸入失調(diào)電壓VOS79
5.1.4輸入共模電壓范圍VICR79
5.2輸出參數(shù)80
5.3傳遞參數(shù)80
5.3.1差分電壓增益Ad80
5.3.2帶寬BW80
5.3.3單位增益帶寬f181
5.3.4增益帶寬積GBW81
5.3.5共模抑制比CMRR81
5.3.6電源抑制比PSRR81
5.3.7擺速SR82
5.3.8總諧波失真THD83
5.3.9穩(wěn)定時間ts84
5.3.10相位裕度Φm和幅值裕度Am84
5.4閉環(huán)放大器的低頻增益85
5.4.1實際反相放大器的低頻增益85
5.4.2實際同相放大器的低頻增益86
5.5閉環(huán)放大器的頻率響應86
5.5.1實際運放的開環(huán)頻率特性86
5.5.2實際的閉環(huán)頻率特性87
5.6擺速與帶寬88
5.6.1上升擺速SR+的計算88
5.6.2下降擺速SR-的計算89
5.6.3反饋使運放回到線性狀態(tài)90
5.6.4帶寬90
5.6.5擺速與帶寬的關系91
5.7失調(diào)電壓91
5.7.1差分級輸入管引起的失調(diào)電壓91
5.7.2差分級負載電阻引起的失調(diào)電壓93
5.7.3失調(diào)電壓的漂移94
5.8小結94
練習題94
第6章反饋96
6.1基本反饋理論96
6.2負反饋的優(yōu)點97
6.2.1降低增益敏感度和非線性失真97
6.2.2擴展帶寬98
6.2.3抑制噪聲98
6.3四種反饋結構99
6.3.1理想情況下的參數(shù)計算100
6.3.2實際電路的參數(shù)計算103
6.4穩(wěn)定性與環(huán)路增益105
6.4.1穩(wěn)定性問題106
6.4.2如何確定環(huán)路增益106
6.5放大器的伯德圖107
6.5.1兩極點放大器107
6.5.2三極點放大器108
6.5.3反饋放大器的環(huán)路增益108
6.6穩(wěn)定性判據(jù)109
6.6.1奈奎斯特判據(jù)109
6.6.2用伯德圖判別穩(wěn)定性111
6.6.3相位裕度和幅值裕度112
6.7小結113
練習題113
第7章頻率補償115
7.1主極點補償115
7.1.1利用負載電容的主極點補償115
7.1.2利用Miller電容的主極點補償118
7.2幅值補償123
7.3超前補償124
7.4同相與反相放大器的環(huán)路增益125
7.5小結126
練習題127
第8章濾波器128
8.1濾波器的性能指標128
8.2濾波器的傳遞函數(shù)129
8.2.1巴特沃斯濾波器129
8.2.2切比雪夫濾波器131
8.3關于濾波器系數(shù)表133
8.4有源低通濾波器設計134
8.4.1一階低通濾波器134
8.4.2二階低通濾波器135
8.4.3高階低通濾波器136
8.5有源高通濾波器設計137
8.6有源帶通和帶阻濾波器設計138
8.7開關電容濾波器138
8.7.1基本原理139
8.7.2開關電容濾波器舉例140
8.7.3實際的開關電容電路141
8.7.4非重疊兩相時鐘發(fā)生電路142
8.8開關電容電路142
8.8.1開關電容放大器143
8.8.2放大器的精度143
8.8.3放大器的速度144
8.8.4開關電容電路小結145
8.9小結145
練習題145
第9章振蕩器147
9.1基本原理147
9.1.1振蕩的條件147
9.1.2相移與頻率穩(wěn)定性148
9.1.3振蕩器的增益149
9.1.4運放對振蕩器的影響149
9.2橋式振蕩器150
9.3相移振蕩器151
9.3.1單級相移振蕩器152
9.3.2多級相移振蕩器152
9.4高頻振蕩器153
9.4.1考畢茲振蕩器153
9.4.2晶體振蕩器154
練習題155
第10章電流鏡156
10.1MOS兩管電流鏡156
10.2局部反饋電流鏡158
10.3cascode電流鏡159
10.4Wilson電流鏡161
10.5有源負載放大器163
10.5.1雙極有源負載放大器163
10.5.2MOS有源負載放大器166
10.6小結168
練習題169
第11章基準源170
11.1MOS Widlar小電流基準源170
11.2電流源的電源敏感度172
11.2.1利用基射壓降的基準電流源172
11.2.2利用閾值電壓的基準電流源173
11.3CMOS自偏置電流源174
11.4電流源的溫度敏感度176
11.5帶隙基準電壓源177
11.5.1基本原理177
11.5.2雙極帶隙基準源電路180
11.5.3CMOS帶隙基準源電路181
11.6小結183
練習題184
第12章CMOS集成運算放大器185
12.1MOS差分級185
12.1.1電阻負載MOS差分級185
12.1.2電流鏡負載CMOS差分級187
12.2CMOS運算放大器189
12.2.1低頻電壓增益189
12.2.2共模輸入電壓范圍190
12.2.3共模抑制比191
12.2.4輸入失調(diào)電壓192
12.2.5輸入級的PMOS與NMOS194
12.2.6過驅電壓與溝道長度194
12.3CMOS cascode運算放大器195
12.3.1基本cascode運放電路195
12.3.2cascode結構的小信號參數(shù)196
12.4CMOS望遠鏡式cascode運算放大器198
12.5寬擺幅cascode電流鏡199
12.6CMOS折疊式cascode運算放大器201
12.7CMOS cascode結構的頻率特性202
12.8小結204
練習題204
第13章全差分運算放大器206
13.1全差分運放與單邊輸出運放206
13.2全差分運放的優(yōu)點207
13.3全差分運放的使用208
13.3.1單邊信號向差分信號的轉換208
13.3.2輸入共?？刂贫说倪B接210
13.4小信號模型210
13.5共模反饋原理212
13.5.1簡單全差分運放212
13.5.2共模反饋的實現(xiàn)214
13.5.3輸入共模信號與共?？刂菩盘?15
13.5.4差分輸入信號與共模反饋回路216
13.5.5共模反饋回路的帶寬217
13.6共模反饋網(wǎng)絡217
13.7實際的全差分運放電路219
13.7.1望遠鏡式cascode全差分運放220
13.7.2折疊式cascode全差分運放221
13.8小結221
練習題222
部分練習題答案223
參考文獻226
索引228