电子设计

从概念到现实

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从概念到现实
电子设计 - 从概念到现实，4th电子版

电子设计–从概念到现实
由Martin S. Roden，Gordon L. Carpenter和William R. Wieserman撰写
4th电子版

这本优秀的书为21st世纪的工程专业学生和实践专业人员提供了分析和设计高效电子电路和系统的必要工具。 它包括许多电路示例，现在可以通过在DesignSoft出版的书的电子版中点击鼠标在TINA中获得。

目录

第一章：基本概念

第2章：理想的运算放大器

第三章：半导体二极管电路分析

第4章：双极结型晶体管电路

第5章：双极结晶体管放大器

第6章：场效应晶体管放大器

第7章：晶体管放大器的偏置稳定性

第8章：功率放大器和电源

第9章：实际操作放大器

第10章：晶体管放大器的频率行为

第11章：反馈和稳定性

第十二章：主动过滤器

第十三章准线性电路

第14章：脉冲波形和时序电路

第十五章：数字逻辑家庭

第十六章：数字集成电路

第1章–基本概念
1.0简介
1.1历史，1
1.2固态电路模型，3
1.3线性和非线性电路元件，4
1.4模拟与数字信号，6
1.5依赖源，7
1.6频率效果，8
1.7分析与设计，10
1.7.1设计与分析比较，10
1.7.2设计要求的起源，10
1.7.3“开放式”和“权衡”意味着什么？，11
1.8计算机模拟，13
1.9设计过程的组件，14
1.9.1设计原理，15
1.9.2问题定义，16
1.9.3细分问题，17
1.9.4文档，17
1.9.5原理图，18
1.9.6零件清单，18
1.9.7运行列表和其他文档，19
1.9.8使用文档，20
1.9.9设计清单，20
1.9.10电路原型，21
摘要，23
第十章2 - 理想的运算放大器
2.0简介，24
2.1理想运算放大器，25
2.1.1依赖源，25
2.1.2运算放大器等效电路，27
2.1.3分析方法，30
2.2反相放大器，30
2.3非反相放大器，33
运算放大器电路的2.4输入电阻，41
2.5组合反相和非反相输入，44
2.6运算放大器电路设计，46
2.7其他运算放大器应用，52
2.7.1负阻抗电路，52
2.7.2相关电流发生器，53
2.7.3电流 - 电压转换器，54
2.7.4电压 - 电流转换器，55
具有阻抗的2.7.5反相放大器，56
2.7.6模拟计算机应用程序，57
2.7.7非反相米勒积分器，59
摘要，60
问题，60
第3章-半导体二极管电路分析
3.0简介，70
3.1半导体理论，71
材料中的3.1.1传导，73
半导体材料中的3.1.2传导，75
3.1.3结晶结构，76
3.1.4生成和电子和孔的重组，78
3.1.5掺杂半导体，79
3.1.6 n型半导体，80
3.1.7 p型半导体，80
3.1.8载体浓度，80
3.1.9 Excess Carriers，82
3.1.10重组和过剩载体的生成，82
3.1.11电流传输，83
3.1.12载体扩散，83
3.1.13电场中的漂移，84
3.2半导体二极管，87
3.2.1二极管结构，89
3.2.2二极管电流和二极管电压之间的关系，90
3.2.3二极管操作，92
3.2.4温度效应，93
3.2.5二极管等效电路模型，95
3.2.6二极管电路分析，96
     图形分析，96
     分段线性逼近，99
3.2.7功率处理能力，103
3.2.8二极管电容，104
3.3整流，104
3.3.1半波整流，105
3.3.2全波整流，106
3.3.3过滤，107
3.3.4倍压电路，110
3.4齐纳二极管，112
3.4.1齐纳稳压器，113
3.4.2实用齐纳二极管和百分比调节，117
3.5 Clippers和Clampers，119
3.5.1快船队，119
3.5.2 Clampers，124
包含二极管的3.6运算放大器电路，127
3.7替代类型的二极管，129
3.7.1肖特基二极管，129
3.7.2发光二极管（LED），130
3.7.3光电二极管，131
3.8制造商的规格，132
摘要，133
问题，134
第十章4 - 双极结晶体管电路
4.0简介，149
双极晶体管的4.1结构，149
4.2大信号BJT模型，153
4.3小信号的推导 ac 型号，154
4.4双端口小信号 ac 型号，156
4.5特征曲线，158
4.6制造商的BJT数据表，160
用于计算机模拟的4.7 BJT模型，161
4.8单级放大器配置，164
4.9偏置单级放大器，166
4.10电源注意事项，169
4.10.1幂方程的推导，170
4.11分析和设计电压放大器偏置电路，172
4.11.1分析程序，172
4.11.2设计程序，177
4.11.3放大器电源，183
4.11.4组件选择，184
4.12电流放大器偏置电路的184分析和设计
双极结型晶体管的4.13非线性188
4.14 BJT电路的开关特性，190
4.15集成电路制造，192
4.15.1晶体管和二极管，192
4.15.2电阻器，193
4.15.3电容器，193
4.15.4横向晶体管，194
摘要，194
问题，195

第十章5 - 双极结型晶体管放大器
5.0简介，207
5.1共发射极放大器，208
5.1.1增益阻抗公式，208
5.1.2输入电阻，Rin, 209
5.1.3当前增益，Ai, 210
5.1.4电压增益，Av, 210
5.1.5输出电阻，Ro, 211
5.2。 带发射极电阻（发射极 - 电阻放大器）的共发射极，213
5.2.1输入电阻，Rin, 213
5.2.2当前增益，Ai, 215
5.2.3电压增益，Av, 215
5.2.4输出电阻，Ro, 215
5.3共集电极（发射极跟随器）放大器，224
5.3.1输入电阻，Rin, 224
5.3.2当前增益，Ai, 225
5.3.3电压增益，Av, 225
5.3.4输出电阻，Ro, 226
5.4共基放大器，230
5.4.1输入电阻，Rin, 231
5.4.2当前增益，Ai, 231
5.4.3电压增益，Av, 232
5.4.4输出电阻，Ro, 232
5.5晶体管放大器应用，236
5.6 Phase Splitter，237
5.7放大器耦合，238
5.7.1电容耦合，238
5.7.2直接耦合，238
5.7.3变压器联轴器，241
5.7.4光学耦合，243
5.8多级放大器分析，245
5.9 Cascode配置，250
5.10电流源和有效负载，252
5.10.1简单电流源，252
5.10.2 Widlar电流源，253
5.10.3 Wilson电流源，256
使用当前镜像的5.10.4多个电流源，258
摘要，259
问题，262
第十章6 - 场效应晶体管放大器
6.0简介，277
6.1 FET的优点和缺点，278 
6.2金属氧化物半导体FET（MOSFET），279
6.2.1增强型MOSFET端子特性，281
6.2.2耗尽型MOSFET，284
6.2.3大信号等效电路，287
6.2.4 MOSFET的小信号模型，287
6.3结场效应晶体管（JFET），290
6.3.1 JFET栅极 - 源极电压变化，293
6.3.2 JFET传输特性，293
6.3.3 JFET小信号 ac 型号，296
6.4 FET放大器配置和偏置，299
6.4.1离散元件MOSFET偏置，299
6.5 MOSFET集成电路，302
6.5.1 MOSFET集成电路的303偏置
6.5.2身体效果，305
6.6 MOSFET与JFET，306的比较
用于计算机模拟的6.7 FET模型，308
6.8 FET放大器 - 规范配置，312
6.9 FET放大器分析，314
6.9.1 CS（和源电阻）放大器，314
6.9.2 CG放大器，319
6.9.3 CD（SF）放大器，323
6.10 FET放大器设计，326
6.10.1 CS放大器，326
6.10.2 CD放大器，336
6.10.3 SF自举放大器，340
6.11其他设备，343
6.11.1金属半导体阻挡结晶体管，343
6.11.2 VMOSFET，344
6.10.3其他MOS器件，344
摘要，345
问题，346
第7章–晶体管放大器的偏置稳定性
7.0简介，358
7.1偏置类型，358
7.1.1电流反馈偏置，359
7.1.2电压和电流偏置，360
7.2参数更改的影响–偏差稳定性，362
7.2.1 CE配置，363
7.2.2 EF配置，369
7.3二极管补偿，372
7.4设计用于BJT放大器偏置稳定性，374
7.5 FET温度效应，375
7.6减少温度变化，377
摘要，379
问题，380

第8章–功率放大器和电源

8.0简介，384
8.1放大器类，384
8.1.1 A类操作，385
8.1.2 B类操作，385
8.1.3 Class-AB操作，387
8.1.4 C类操作，388
8.2功率放大器电路 - A类操作，389
8.2.1电感耦合放大器，389
8.2.2变压器耦合功率放大器，391
8.3功率放大器电路 - B类操作，395
8.3.1互补对称B类和-AB功率放大器，395
8.3.2二极管补偿互补对称B类功率放大器（CSDC），398
8.3.3功率计算用于B类推挽放大器，401
8.4达林顿电路，408
使用功率晶体管的8.5电源，413
使用离散组件的8.5.1电源，413
8.5.2电源使用IC稳压器（三端稳压器），417
8.5.3电源采用三端可调稳压器，421
8.5.4高电流稳压器，422
8.6开关稳压器，423
8.6.1开关稳压器效率，425
摘要，425
问题，426

第十章9 - 实用的运算放大器
9.0简介，437
9.1差分放大器，438
9.1.1 dc 传递特性，438
9.1.2共模和差模增益，439
9.1.3差分放大器，带恒流源，442
9.1.4差分放大器，具有单端输入和输出，445
9.2电平转换器，451
9.3典型运算放大器，454
9.3.1 Packaging，455
9.3.2电源要求，456
9.3.3 741运算放大器，456
     偏置电路，457
     短路保护，457
     输入阶段，458
     中级舞台，458
     输出阶段，458
9.4制造商的规格，459
9.5实用运算放大器，459
9.5.1开环电压增益（G），460
9.5.2改进的运算放大器模型，461
9.5.3输入失调电压（V.io），461
9.5.4输入偏置电流（Ibias），463
9.5.5共模抑制，467
9.5.6电源抑制比，467
9.5.7输出电阻，468
9.6运算放大器电路仿真，471
9.7非反相放大器，473
9.7.1输入和输出电阻，473
9.7.2电压增益，475
9.7.3多输入放大器，478
9.8反相放大器，479
9.8.1输入和输出电阻，479
9.8.2电压增益，480
9.8.3多输入放大器，482
9.9差分求和，485
具有平衡输入或输出的9.10放大器，489
9.11在多个输入之间耦合，492
9.12 Power Audio Op-Amps，493
9.12.1桥接电源运算放大器，494
9.12.2对讲机，495
摘要，496
问题，496
第十章10 - 晶体管放大器的频率特性
10.0简介，509
10.1放大器的低频响应，513
10.1.1发射极 - 电阻放大器的低频响应，513
针对给定频率特性的10.1.2设计，518
10.1.3共发射极放大器的低频响应，522
10.1.4共源放大器的低频响应，525
10.1.5共基放大器的低频响应，528
10.1.6发射极跟随放大器的低频响应，529
10.1.7源极跟随放大器的低频响应，530
10.2高频晶体管型号，532
10.2.1米勒定理，533
10.2.2高频BJT模型，534
10.2.3高频FET模型，537
10.3放大器的高频响应，538
10.3.1共发射极放大器的高频响应，538
10.3.2共源放大器的高频响应，542
10.3.3共基放大器的高频响应，544
10.3.4发射极跟随放大器的高频响应，546
10.3.5公共漏极（SF）放大器的高频响应，548
10.3.6共源共栅放大器，549
10.4高频放大器设计，550
10.5运算放大器电路的频率响应，550
10.5.1开环运算放大器Response554
10.5.2相移，557
10.5.3摆率，557
采用多个运算放大器的10.5.4设计放大器，560
10.5.5 101放大器，567
摘要，570
问题，571
第11章－反馈和稳定性
11.0简介，585
11.1反馈放大器注意事项，586
11.2反馈类型，587
11.3反馈放大器，588
11.3.1电流反馈–离散放大器的电压减法，588
11.3.2电压反馈–离散放大器的电流减法，592
11.4多级反馈放大器，594
运算放大器中的11.5反馈，595
反馈放大器的11.6稳定性，599
11.6.1系统稳定性和频率响应，601
11.6.2 Bode图和系统稳定性，605
11.7频率响应–反馈放大器，610
11.7.1单极放大器，610
11.7.2双极放大器，611
11.8设计的带有引脚均衡器的三极放大器，617
11.9相位滞后均衡器，623
11.10电容负载效应，624
11.11振荡器，625
11.11.1 Colpitts和Hartley振荡器，625
11.11.2 Wien Bridge振荡器，626
11.11.3相移振荡器，628
11.11.4晶体振荡器，629
11.11.5 Touch-Tone Generator，631
摘要，631
问题，633
第十章12 - 有源滤波器
12.0简介，641
12.1集成商和差分器，641
12.2主动网络设计，645
12.3有源滤波器，648
12.3.1过滤器属性和分类，649
12.3.2一阶有源滤波器，655
12.4单路放大器 - 通用型，666
12.5经典模拟滤波器，668
12.5.1巴特沃斯滤波器，669
12.5.2切比雪夫滤波器，672
12.6转换，674
12.6.1低通到高通变换，674
12.6.2低通到带通转换，675
12.7 Butterworth和Chebyshev滤波器设计，676
12.7.1低通滤波器设计，677
12.7.2过滤器订单，677
12.7.3参数比例因子，680
12.7.4高通滤波器，688
12.7.5带通和带阻滤波器设计，690
12.8集成电路滤波器，694
12.8.1开关电容滤波器，695
12.8.2六阶开关电容巴特沃斯低通滤波器，697
12.9结束语，699
摘要，699
问题，700
第十章13 - 准线性电路
13.0简介，706
13.1整流器，706
13.2反馈限制器，717
13.3比较器，731
13.4施密特触发器，735
13.4.1施密特触发器与限制器，738
13.4.2集成电路施密特触发器，744
模拟和数字之间的13.5转换，746
13.5.1数模转换器，746
13.5.2模数转换器，747
摘要，751
问题，752

第十四章脉冲波形和时序电路
14.0简介，760
14.1高通 RC 网络，762
14.1.1高通网络对脉冲序列的稳态响应，766
14.2稳态响应低通 RC 网络到脉冲列车，771
14.3二极管，777
14.3.1二极管电路对脉冲序列的稳态响应，777
14.4触发电路，781
14.4.1脉冲序列响应，782
14.5 555计时器，783
14.5.1松弛振荡器，784
14.5.2 555作为振荡器，787
14.5.3 555作为单稳态电路，794
摘要，796
问题，797

第十章15 - 数字逻辑家庭
15.0简介，805
15.1数字逻辑的基本概念，805
15.1.1状态定义 - 正逻辑和负逻辑，806
15.1.2与时间无关或非时钟逻辑，807
15.1.3时间相关或时钟逻辑，807
15.1.4基本逻辑功能，807
15.1.5布尔代数，811
15.2 IC构造和封装，812
15.3数字设计中的实际注意事项，814
15.4数字电路特性BJT，817
15.5双极逻辑系列，818
15.6晶体管 - 晶体管逻辑（TTL），818
15.6.1 Open Collector配置，820
15.6.2 Active Pull Up，823
15.6.3 H-TTL和LP-TTL门，828
15.6.4肖特基TTL门，828
15.6.5三态门，829
15.6.6设备列表，831
15.7发射极耦合逻辑（ECL），832
15.7.1设备列表，834
FET的15.8数字电路特性，835
该15.8.1 n- 通道增强MOSFET，835
该15.8.2 p-通道增强MOSFET，835
15.9 FET晶体管系列，836
15.9.1 n- 通道MOS，836
15.9.2 p- 通道MOS，836
15.10互补MOS（CMOS），837
15.10.1 CMOS模拟开关，841
15.10.2 CMOS器件列表和使用规则，843
15.11逻辑系列的比较，845
摘要，847
问题，848

第十章16 - 数字集成电路
16.0简介，856
16.1解码器和编码器，857
16.1.1数据选择器/多路复用器，860
16.1.2键盘编码器/解码器，862
16.1.3奇偶校验生成器/跳棋，864
16.2驱动程序和相关系统，864
16.2.1液晶显示器（LCD），867
16.3触发器，锁存器和移位寄存器，868
16.3.1触发器，870
16.3.2锁存器和存储器，875
16.3.3移位寄存器，877
16.4计数器，879
16.4.1频率测量，886
16.5时钟，889
16.5.1压控振荡器，889
16.6 Memories，892
16.6.1串行存储器，892
16.6.2随机存取存储器（RAM），895
16.6.3 ROM和PROM，896
16.6.4 EPROM，897
16.7更复杂的电路，899
16.7.1算术逻辑单元（ALU），899
16.7.2 Full Adders，900
16.7.3 Look-Ahead Carry Generators，900
16.7.4 Magnitude Comparator，902
16.8可编程阵列逻辑（PAL），903
16.9问题简介，903
16.9.1生成随机数，904
16.9.2机械速度角测量，904
16.9.3霍尔效应开关，905
16.9.4使用Timing Windows，906
16.10结束语，907
问题，908

附录
A. Micro-Cap和 SPICE, 929
B.标准组件值，944
C.制造商的数据表，946
D.回答选定的问题，985

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