模拟电子技术简明教程

第1章 绪论 1 1.1 “模拟电子技术简明教程”课程简介 1 1.2 电子器件与电子电路的发展概况 2 1.3 模拟电路的基本命题及主要内容 2 1.4 放大器模型及主要性能指标 3 1.4.1 放大器模型 4 1.4.2 放大器的主要指标 4 1.5 模拟电路的难点及主要解决方案 6 1.5.1 负反馈的基本概念及基本框图 6 1.5.2 负反馈的意义 7 1.6 模拟电路学习方法的建议 8 第2章 集成运算放大器的基本应用电路 9 2.1 集成运算放大器特性简介 9 2.1.1 集成运算放大器的符号与模型 9 2.1.2 理想运算放大器的条件 10 2.1.3 集成运算放大器的电压传输特性 10 2.2 比例运算电路 12 2.2.1 同相比例放大器 12 2.2.2 反相比例放大器 13 2.2.3 同相比例放大器与反相比例放大器的比较 15 2.3 求和电路——相加器 16 2.3.1 同相相加器 16 2.3.2 反相相加器 17 2.4 求差电路——相减器 19 2.4.1 基本相减器电路 19 2.4.2 精密相减器电路——仪用放大器 20 2.5 积分器和微分器 21 2.5.1 积分器 21 2.5.2 微分器 23 2.6 电压电流(UI)变换器和电流电压(IU)变换器 24 2.6.1 UI变换器 24 2.6.2 IU变换器 24 2.7 有源RC滤波器 25 2.7.1 滤波器的概念 25 2.7.2 一阶有源RC滤波器的电路实现 27 2.7.3 二阶有源RC滤波器的电路实现 29 2.7.4 一阶全通滤波器的电路实现 34 2.8 工程应用实例 35 2.8.1 低频增益为1的五阶低通滤波器 35 2.8.2 高共模输入范围的电流监测仪及电流电压转换器 37 2.8.3 单电源PID温度控制环 37 思考题与习题 39 第3章 半导体物理基础及晶体二极管 44 3.1 半导体物理基础 44 3.1.1 本征半导体 44 3.1.2 杂质半导体——N型半导体与P型半导体 46 3.1.3 半导体中的电流——漂移电流与扩散电流 47 3.2 PN结 47 3.2.1 PN结的形成 47 3.2.2 PN结的单向导电特性及电流方程 48 3.2.3 PN结的其他重要特性 50 3.3 晶体二极管 52 3.3.1 晶体二极管的结构和伏安特性 52 3.3.2 晶体二极管的主要参数 53 3.4 晶体二极管的应用 54 3.4.1 整流电路 54 3.4.2 限幅电路 55 3.4.3 电平选择电路 56 3.5 稳压二极管 57 3.6 其他晶体二极管 58 思考题与习题 60 第4章 双极型晶体三极管和基本放大器 62 4.1 双极型晶体三极管 62 4.1.1 双极型晶体三极管的工作原理 62 4.1.2 双极型晶体三极管的伏安特性及参数 64 4.1.3 温度对双极型晶体三极管参数的影响 66 4.1.4 双极型晶体三极管的极限参数 67 4.2 基本放大器的组成原理、直流偏置和组态 67 4.2.1 基本放大器的组成原理 67 4.2.2 基本放大器的直流偏置 68 4.2.3 基本放大器的组态 69 4.3 基本放大器的交流解析分析法 70 4.3.1 双极型晶体三极管的低频小信号模型 70 4.3.2 共发射极放大器 72 4.3.3 共集电极放大器 73 4.3.4 共基极放大器 75 4.3.5 三种组态晶体管放大器的比较 77 4.4 基本放大器的图解分析法 77 4.5 多级放大器 79 4.5.1 多级放大器的结构及级间耦合方式 79 4.5.2 多级放大器的指标计算 82 4.6 工程应用实例 84 思考题与习题 86 第5章 场效应管原理及场效应管放大器 90 5.1 场效应管的原理及特性 90 5.1.1 结型场效应管的原理及特性 90 5.1.2 绝缘栅场效应管的原理及特性 93 5.1.3 场效应管的主要参数 97 5.1.4 CMOS场效应管 99 5.1.5 晶体管与场效应管的区别 99 5.1.6 场效应管的低频小信号简化模型——受控源模型 100 5.2 场效应管放大器 100 5.2.1 偏置电路 100 5.2.2 共源放大器 102 5.2.3 共漏放大器和共栅放大器 104 5.3 场效应管的开关特性及其应用 105 思考题与习题 106 第6章 集成运算放大器内部电路简介 108 6.1 集成运算放大器电路概述 108 6.2 集成运算放大器的电流源电路 109 6.2.1 双极型晶体管组成的电流源 109 6.2.2 场效应管组成的电流源 112 6.3 差分放大器 113 6.3.1 差分放大器简介 113 6.3.2 长尾式差分放大器 114 6.3.3 带恒流源的差分放大器 118 6.3.4 差分放大器的传输特性 120 6.3.5 场效应管差分放大器 122 6.4 有源负载放大器 123 6.4.1 有源负载共射放大器 124 6.4.2 有源负载差分放大器 125 6.4.3 有源负载CMOS差分放大器 126 6.5 集成运算放大器的输出级电路 126 6.6 集成运算放大器内部电路举例 128 6.6.1 BJT通用运算放大器F007(LM741) 128 6.6.2 C14573集成运算放大器 129 6.7 集成运算放大器的主要技术参数 130 思考题与习题 132 第7章 放大器的频率响应 135 7.1 频率特性与频率失真的基本概念 135 7.1.1 频率特性及参数 135 7.1.2 频率失真 136 7.1.3 线性失真和非线性失真的区别 136 7.2 晶体管的高频小信号模型和频率参数 137 7.2.1 晶体管的高频小信号混合π型等效电路 137 7.2.2 晶体管的高频参数 137 7.3 共射放大器的高频响应 138 7.3.1 共射放大器的高频小信号等效电路 138 7.3.2 密勒定理以及高频等效电路的单向化模型 139 7.3.3 管子内部电容引入的频率响应和上限频率fH1 140 7.3.4 负载电容CL引入的上限频率fH2 141 7.4 共集放大器的高频响应 142 7.5 共基放大器的高频响应 143 7.6 放大器的低频响应 144 7.7 多级放大器的频率响应 147 思考题与习题 148 第8章 反馈 151 8.1 反馈的基本概念及基本方程 151 8.2 反馈放大器的判断与分类 152 8.2.1 有、无反馈的判断 152 8.2.2 正反馈与负反馈的判断 153 8.2.3 电压反馈与电流反馈 154 8.2.4 串联反馈与并联反馈 154 8.2.5 直流反馈与交流反馈 156 8.3 负反馈对放大器性能的影响 156 8.3.1 对放大倍数及稳定度的影响 157 8.3.2 对放大器通频带及线性失真的影响 157 8.3.3 对非线性失真及输入动态范围的影响 159 8.3.4 对放大器内部产生的噪声与干扰的影响 160 8.3.5 电压负反馈和电流负反馈对输出电阻的影响 160 8.3.6 串联负反馈和并联负反馈对放大器输入电阻的影响 161 8.4 负反馈放大器的分析和近似计算 162 8.4.1 并联电压负反馈放大器 162 8.4.2 串联电压负反馈放大器 163 8.4.3 串联电流负反馈放大器 165 8.4.4 并联电流负反馈放大器 166 8.5 负反馈放大器的自激振荡 167 8.5.1 产生自激振荡现象的原因和条件 167 8.5.2 放大器的稳定性判别 168 8.5.3 常用的消振方法 170 思考题与习题 171 第9章 波形的变换和产生电路 175 9.1 精密二极管电路 175 9.1.1 精密二极管整流电路 175 9.1.2 峰值检波电路 176 9.2 电压比较器 177 9.2.1 简单电压比较器 177 9.2.2 引入正反馈的迟滞比较器 178 9.3 方波、三角波产生器——弛张振荡器 181 9.3.1 单运放弛张振荡器 181 9.3.2 双运放弛张振荡器 182 9.4 正弦波振荡器 184 9.4.1 文氏桥振荡器 184 9.4.2 LC正弦波振荡器 186 9.5 工程应用实例 192 思考题与习题 193 第10章 低频功率放大电路 196 10.1 功率放大电路概述 196 10.1.1 功率放大电路的特点和要求 196 10.1.2 功率放大电路的工作状态 197 10.2 互补对称功率放大电路 198 10.2.1 B类互补对称功率放大电路 198 10.2.2 AB类互补对称功率放大电路 202 10.2.3 复合管及准互补B类功率放大电路(OCL电路) 206 10.3 集成功率放大电路及工程应用实例 208 10.3.1 TDA2030的特点和主要参数 208 10.3.2 单电源供电音频功率放大器(OTL) 209 10.3.3 双电源供电音频功率放大器(OCL) 209 10.3.4 双电源供电BTL音频功率放大器 210 10.4 D类功率放大电路 211 思考题与习题 213 第11章 电源及电源管理 216 11.1 整流电路和滤波电路 216 11.1.1 整流电路 216 11.1.2 滤波电路 217 11.2 线性稳压电源 218 11.2.1 稳压电源的主要指标 218 11.2.2 串联型线性稳压电源 219 11.3 三端集成线性稳压器 222 11.4 开关型稳压电源 224 11.4.1 开关型稳压电源的原理和基本组成 225 11.5.2 开关变换器的基本拓扑结构 227 思考题与习题 231 部分习题答案 234 参考文献 238