電子設計

從概念到現實

電子設計

從概念到現實
電子設計 - 從概念到現實,4th電子版

電子設計 - 從概念到現實
由Martin S. Roden,Gordon L. Carpenter和William R. Wieserman撰寫
4th電子版

這本優秀的書為21st世紀的工程專業學生和實踐專業人員提供了分析和設計高效電子電路和系統的必要工具。 它包括許多電路示例,現在可以通過在DesignSoft出版的書的電子版中點擊鼠標在TINA中獲得。

目錄

第1章:基本概念

第2章:理想的運算放大器

第3章:半導體二極管電路分析

第4章:雙極結晶體管電路

第5章:BIPOLAR JUNCTION晶體管放大器

第6章:場效應晶體管放大器

第7章:晶體管放大器的偏置穩定性

第8章:功率放大器和電源

第9章:實用的運算放大器

第10章:晶體管放大器的頻率特性

第11章:反饋和穩定性

第12章:活動過濾器

第13章:準線性電路

第14章:脈衝波形和定時電路

第15章:數字邏輯家族

第16章:數字集成電路

第十章1 - 基本概念
1.0簡介
1.1歷史,1
1.2固態電路模型,3
1.3線性和非線性電路元件,4
1.4模擬與數字信號,6
1.5依賴源,7
1.6頻率效果,8
1.7分析與設計,10
1.7.1設計與分析比較,10
1.7.2設計要求的起源,10
1.7.3“開放式”和“權衡”意味著什麼?,11
1.8計算機模擬,13
1.9設計過程的組件,14
1.9.1設計原理,15
1.9.2問題定義,16
1.9.3細分問題,17
1.9.4文檔,17
1.9.5原理圖,18
1.9.6零件清單,18
1.9.7運行列表和其他文檔,19
1.9.8使用文檔,20
1.9.9設計清單,20
1.9.10電路原型,21
摘要,23
第十章2 - 理想的運算放大器
2.0簡介,24
2.1理想運算放大器,25
2.1.1依賴源,25
2.1.2運算放大器等效電路,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
運算放大器電路的2.4輸入電阻,41
2.5組合反相和非反相輸入,44
2.6運算放大器電路設計,46
2.7其他運算放大器應用,52
2.7.1負阻抗電路,52
2.7.2相關電流發生器,53
2.7.3電流 - 電壓轉換器,54
2.7.4電壓 - 電流轉換器,55
具有阻抗的2.7.5反相放大器,56
2.7.6模擬計算機應用程序,57
2.7.7非反相米勒積分器,59
摘要,60
問題,60
第十章3 - 半導體二極管電路分析
3.0簡介,70
3.1半導體理論,71
材料中的3.1.1傳導,73
半導體材料中的3.1.2傳導,75
3.1.3結晶結構,76
3.1.4生成和電子和孔的重組,78
3.1.5摻雜半導體,79
3.1.6 n型半導體,80
3.1.7 p型半導體,80
3.1.8載體濃度,80
3.1.9 Excess Carriers,82
3.1.10重組和過剩載體的生成,82
3.1.11電流傳輸,83
3.1.12載體擴散,83
3.1.13電場中的漂移,84
3.2半導體二極管,87
3.2.1二極管結構,89
3.2.2二極管電流和二極管電壓之間的關係,90
3.2.3二極管操作,92
3.2.4溫度效應,93
3.2.5二極管等效電路模型,95
3.2.6二極管電路分析,96
圖形分析,96
分段線性逼近,99
3.2.7功率處理能力,103
3.2.8二極管電容,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過濾,107
3.3.4倍壓電路,110
3.4齊納二極管,112
3.4.1齊納穩壓器,113
3.4.2實用齊納二極管和百分比調節,117
3.5 Clippers和Clampers,119
3.5.1快船隊,119
3.5.2 Clampers,124
包含二極管的3.6運算放大器電路,127
3.7替代類型的二極管,129
3.7.1肖特基二極管,129
3.7.2發光二極管(LED),130
3.7.3光電二極管,131
3.8製造商的規格,132
摘要,133
問題,134
第十章4 - 雙極結晶體管電路
4.0簡介,149
雙極晶體管的4.1結構,149
4.2大信號BJT模型,153
4.3小信號的推導 ac 型號,154
4.4雙端口小信號 ac 型號,156
4.5特徵曲線,158
4.6製造商的BJT數據表,160
用於計算機模擬的4.7 BJT模型,161
4.8單級放大器配置,164
4.9偏置單級放大器,166
4.10電源注意事項,169
4.10.1冪方程的推導,170
4.11分析和設計電壓放大器偏置電路,172
4.11.1分析程序,172
4.11.2設計程序,177
4.11.3放大器電源,183
4.11.4組件選擇,184
4.12電流放大器偏置電路的184分析和設計
雙極結型晶體管的4.13非線性188
4.14 BJT電路的開關特性,190
4.15集成電路製造,192
4.15.1晶體管和二極管,192
4.15.2電阻器,193
4.15.3電容器,193
4.15.4橫向晶體管,194
摘要,194
問題,195

第十章5 - 雙極結型晶體管放大器
5.0簡介,207
5.1共發射極放大器,208
5.1.1增益阻抗公式,208
5.1.2輸入電阻,Rin,209
5.1.3當前增益,Ai,210
5.1.4電壓增益,Av,210
5.1.5輸出電阻,Ro,211
5.2。 帶發射極電阻(發射極 - 電阻放大器)的共發射極,213
5.2.1輸入電阻,Rin,213
5.2.2當前增益,Ai,215
5.2.3電壓增益,Av,215
5.2.4輸出電阻,Ro,215
5.3共集電極(發射極跟隨器)放大器,224
5.3.1輸入電阻,Rin,224
5.3.2當前增益,Ai,225
5.3.3電壓增益,Av,225
5.3.4輸出電阻,Ro,226
5.4共基放大器,230
5.4.1輸入電阻,Rin,231
5.4.2當前增益,Ai,231
5.4.3電壓增益,Av,232
5.4.4輸出電阻,Ro,232
5.5晶體管放大器應用,236
5.6 Phase Splitter,237
5.7放大器耦合,238
5.7.1電容耦合,238
5.7.2直接耦合,238
5.7.3變壓器聯軸器,241
5.7.4光學耦合,243
5.8多級放大器分析,245
5.9 Cascode配置,250
5.10電流源和有效負載,252
5.10.1簡單電流源,252
5.10.2 Widlar電流源,253
5.10.3 Wilson電流源,256
使用當前鏡像的5.10.4多個電流源,258
摘要,259
問題,262
第十章6 - 場效應晶體管放大器
6.0簡介,277
6.1 FET的優點和缺點,278
6.2金屬氧化物半導體FET(MOSFET),279
6.2.1增強型MOSFET端子特性,281
6.2.2耗盡型MOSFET,284
6.2.3大信號等效電路,287
6.2.4 MOSFET的小信號模型,287
6.3結場效應晶體管(JFET),290
6.3.1 JFET柵極 - 源極電壓變化,293
6.3.2 JFET傳輸特性,293
6.3.3 JFET小信號 ac 型號,296
6.4 FET放大器配置和偏置,299
6.4.1離散元件MOSFET偏置,299
6.5 MOSFET集成電路,302
6.5.1 MOSFET集成電路的303偏置
6.5.2身體效果,305
6.6 MOSFET與JFET,306的比較
用於計算機模擬的6.7 FET模型,308
6.8 FET放大器 - 規範配置,312
6.9 FET放大器分析,314
6.9.1 CS(和源電阻)放大器,314
6.9.2 CG放大器,319
6.9.3 CD(SF)放大器,323
6.10 FET放大器設計,326
6.10.1 CS放大器,326
6.10.2 CD放大器,336
6.10.3 SF自舉放大器,340
6.11其他設備,343
6.11.1金屬半導體阻擋結晶體管,343
6.11.2 VMOSFET,344
6.10.3其他MOS器件,344
摘要,345
問題,346
第十章7 - 晶體管放大器的偏置穩定性
7.0簡介,358
7.1偏置類型,358
7.1.1電流反饋偏置,359
7.1.2電壓和電流偏置,360
7.2參數變化的影響 - 偏差穩定性,362
7.2.1 CE配置,363
7.2.2 EF配置,369
7.3二極管補償,372
7.4設計用於BJT放大器偏置穩定性,374
7.5 FET溫度效應,375
7.6減少溫度變化,377
摘要,379
問題,380

第十章8 - 功率放大器和電源

8.0簡介,384
8.1放大器類,384
8.1.1 A類操作,385
8.1.2 B類操作,385
8.1.3 Class-AB操作,387
8.1.4 C類操作,388
8.2功率放大器電路 - A類操作,389
8.2.1電感耦合放大器,389
8.2.2變壓器耦合功率放大器,391
8.3功率放大器電路 - B類操作,395
8.3.1互補對稱B類和-AB功率放大器,395
8.3.2二極管補償互補對稱B類功率放大器(CSDC),398
8.3.3功率計算用於B類推挽放大器,401
8.4達林頓電路,408
使用功率晶體管的8.5電源,413
使用離散組件的8.5.1電源,413
8.5.2電源使用IC穩壓器(三端穩壓器),417
8.5.3電源採用三端可調穩壓器,421
8.5.4高電流穩壓器,422
8.6開關穩壓器,423
8.6.1開關穩壓器效率,425
摘要,425
問題,426

第十章9 - 實用的運算放大器
9.0簡介,437
9.1差分放大器,438
9.1.1 dc 傳遞特性,438
9.1.2共模和差模增益,439
9.1.3差分放大器,帶恆流源,442
9.1.4差分放大器,具有單端輸入和輸出,445
9.2電平轉換器,451
9.3典型運算放大器,454
9.3.1 Packaging,455
9.3.2電源要求,456
9.3.3 741運算放大器,456
偏置電路,457
短路保護,457
輸入階段,458
中級舞台,458
輸出階段,458
9.4製造商的規格,459
9.5實用運算放大器,459
9.5.1開環電壓增益(G),460
9.5.2改進的運算放大器模型,461
9.5.3輸入失調電壓(V.io),461
9.5.4輸入偏置電流(Ibias),463
9.5.5共模抑制,467
9.5.6電源抑制比,467
9.5.7輸出電阻,468
9.6運算放大器電路仿真,471
9.7非反相放大器,473
9.7.1輸入和輸出電阻,473
9.7.2電壓增益,475
9.7.3多輸入放大器,478
9.8反相放大器,479
9.8.1輸入和輸出電阻,479
9.8.2電壓增益,480
9.8.3多輸入放大器,482
9.9差分求和,485
具有平衡輸入或輸出的9.10放大器,489
9.11在多個輸入之間耦合,492
9.12 Power Audio Op-Amps,493
9.12.1橋接電源運算放大器,494
9.12.2對講機,495
摘要,496
問題,496
第十章10 - 晶體管放大器的頻率特性
10.0簡介,509
10.1放大器的低頻響應,513
10.1.1發射極 - 電阻放大器的低頻響應,513
針對給定頻率特性的10.1.2設計,518
10.1.3共發射極放大器的低頻響應,522
10.1.4共源放大器的低頻響應,525
10.1.5共基放大器的低頻響應,528
10.1.6發射極跟隨放大器的低頻響應,529
10.1.7源極跟隨放大器的低頻響應,530
10.2高頻晶體管型號,532
10.2.1米勒定理,533
10.2.2高頻BJT模型,534
10.2.3高頻FET模型,537
10.3放大器的高頻響應,538
10.3.1共發射極放大器的高頻響應,538
10.3.2共源放大器的高頻響應,542
10.3.3共基放大器的高頻響應,544
10.3.4發射極跟隨放大器的高頻響應,546
10.3.5公共漏極(SF)放大器的高頻響應,548
10.3.6共源共柵放大器,549
10.4高頻放大器設計,550
10.5運算放大器電路的頻率響應,550
10.5.1開環運算放大器Response554
10.5.2相移,557
10.5.3擺率,557
採用多個運算放大器的10.5.4設計放大器,560
10.5.5 101放大器,567
摘要,570
問題,571
第十章11 - 反饋和穩定性
11.0簡介,585
11.1反饋放大器注意事項,586
11.2反饋類型,587
11.3反饋放大器,588
11.3.1電流反饋 - 離散放大器的電壓減法,588
11.3.2電壓反饋 - 離散放大器的電流減法,592
11.4多級反饋放大器,594
運算放大器中的11.5反饋,595
反饋放大器的11.6穩定性,599
11.6.1系統穩定性和頻率響應,601
11.6.2 Bode圖和系統穩定性,605
11.7頻率響應 - 反饋放大器,610
11.7.1單極放大器,610
11.7.2雙極放大器,611
11.8設計的帶有引腳均衡器的三極放大器,617
11.9相位滯後均衡器,623
11.10電容負載效應,624
11.11振盪器,625
11.11.1 Colpitts和Hartley振盪器,625
11.11.2 Wien Bridge振盪器,626
11.11.3相移振盪器,628
11.11.4晶體振盪器,629
11.11.5 Touch-Tone Generator,631
摘要,631
問題,633
第十章12 - 有源濾波器
12.0簡介,641
12.1集成商和差分器,641
12.2主動網絡設計,645
12.3有源濾波器,648
12.3.1過濾器屬性和分類,649
12.3.2一階有源濾波器,655
12.4單路放大器 - 通用型,666
12.5經典模擬濾波器,668
12.5.1巴特沃斯濾波器,669
12.5.2切比雪夫濾波器,672
12.6轉換,674
12.6.1低通到高通變換,674
12.6.2低通到帶通轉換,675
12.7 Butterworth和Chebyshev濾波器設計,676
12.7.1低通濾波器設計,677
12.7.2過濾器訂單,677
12.7.3參數比例因子,680
12.7.4高通濾波器,688
12.7.5帶通和帶阻濾波器設計,690
12.8集成電路濾波器,694
12.8.1開關電容濾波器,695
12.8.2六階開關電容巴特沃斯低通濾波器,697
12.9結束語,699
摘要,699
問題,700
第十章13 - 準線性電路
13.0簡介,706
13.1整流器,706
13.2反饋限制器,717
13.3比較器,731
13.4施密特觸發器,735
13.4.1施密特觸發器與限制器,738
13.4.2集成電路施密特觸發器,744
模擬和數字之間的13.5轉換,746
13.5.1數模轉換器,746
13.5.2模數轉換器,747
摘要,751
問題,752

第十章14 - 脈衝波形和定時電路
14.0簡介,760
14.1高通 RC 網絡,762
14.1.1高通網絡對脈衝序列的穩態響應,766
14.2穩態響​​應低通 RC 網絡到脈衝列車,771
14.3二極管,777
14.3.1二極管電路對脈衝序列的穩態響應,777
14.4觸發電路,781
14.4.1脈衝序列響應,782
14.5 555計時器,783
14.5.1鬆弛振盪器,784
14.5.2 555作為振盪器,787
14.5.3 555作為單穩態電路,794
摘要,796
問題,797

第十章15 - 數字邏輯家庭
15.0簡介,805
15.1數字邏輯的基本概念,805
15.1.1狀態定義 - 正邏輯和負邏輯,806
15.1.2與時間無關或非時鐘邏輯,807
15.1.3時間相關或時鐘邏輯,807
15.1.4基本邏輯功能,807
15.1.5布爾代數,811
15.2 IC構造和封裝,812
15.3數字設計中的實際注意事項,814
15.4數字電路特性BJT,817
15.5雙極邏輯系列,818
15.6晶體管 - 晶體管邏輯(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門,828
15.6.4肖特基TTL門,828
15.6.5三態門,829
15.6.6設備列表,831
15.7發射極耦合邏輯(ECL),832
15.7.1設備列表,834
FET的15.8數字電路特性,835
15.8.1的 n- 通道增強MOSFET,835
15.8.2的 p-通道增強MOSFET,835
15.9 FET晶體管系列,836
15.9.1 n- 通道MOS,836
15.9.2 p- 通道MOS,836
15.10互補MOS(CMOS),837
15.10.1 CMOS模擬開關,841
15.10.2 CMOS器件列表和使用規則,843
15.11邏輯系列的比較,845
摘要,847
問題,848

第十章16 - 數字集成電路
16.0簡介,856
16.1解碼器和編碼器,857
16.1.1數據選擇器/多路復用器,860
16.1.2鍵盤編碼器/解碼器,862
16.1.3奇偶校驗生成器/跳棋,864
16.2驅動程序和相關係統,864
16.2.1液晶顯示器(LCD),867
16.3觸發器,鎖存器和移位寄存器,868
16.3.1觸發器,870
16.3.2鎖存器和存儲器,875
16.3.3移位寄存器,877
16.4計數器,879
16.4.1頻率測量,886
16.5時鐘,889
16.5.1壓控振盪器,889
16.6 Memories,892
16.6.1串行存儲器,892
16.6.2隨機存取存儲器(RAM),895
16.6.3 ROM和PROM,896
16.6.4 EPROM,897
16.7更複雜的電路,899
16.7.1算術邏輯單元(ALU),899
16.7.2 Full Adders,900
16.7.3 Look-Ahead Carry Generators,900
16.7.4 Magnitude Comparator,902
16.8可編程陣列邏輯(PAL),903
16.9問題簡介,903
16.9.1生成隨機數,904
16.9.2機械速度角測量,904
16.9.3霍爾效應開關,905
16.9.4使用Timing Windows,906
16.10結束語,907
問題,908

附錄
A. Micro-Cap和 SPICE,929
B.標準組件值,944
C.製造商的數據表,946
D.回答選定的問題,985