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目录1

第1部分 半导体器件及其基本应用1

第1章 半导体材料及二极管3

1.0 概述3

1.1 半导体材料及其特性3

1.1.1 本征半导体3

1.1.2 杂质半导体6

1.1.3 漂移电流和扩散电流7

1.1.4 过剩载流子9

1.2 PN结10

1.2.1 在平衡状态下的PN结10

1.2.2 PN结反向偏置11

1.2.3 PN结正向偏置12

1.2.4 在理想情况下电流－电压的关系13

1.2.5 PN结二极管14

1.3 二极管电路：直流分析及其模型17

1.3.1 迭代法和图解法18

1.3.2 分段线性模型20

1.3.3 计算机仿真与分析22

1.3.4 二极管模型概要23

1.4 二极管电路：交流等效电路23

1.4.1 正弦分析23

1.4.2 小信号等效电路25

1.5 其他类型的二极管26

1.5.1 太阳能电池26

1.5.2 光电二极管27

1.5.3 发光二极管27

1.5.4 肖特基势垒栅二极管27

1.5.5 齐纳二极管29

1.6 小结30

2.1 整流电路37

第2章 二极管电路37

2.0 概述37

2.1.1 半波整流38

2.1.2 全波整流40

2.1.3 滤波器、脉动电压及二极管电路42

2.1.4 倍压电路48

2.2 齐纳二极管电路48

2.2.1 理想基准电压电路49

2.2.2 齐纳电阻和基准电压变化率50

2.3 限幅器和钳位电路51

2.3.1 限幅器51

2.3.2 钳位器55

2.4 多二极管电路57

2.4.1 二极管电路举例57

2.4.2 二极管逻辑电路61

2.5.2 发光二极管电路63

2.5 光电二极管和发光二极管电路63

2.5.1 光电二极管电路63

2.6 小结64

第3章 双极型晶体管74

3.0 概述74

3.1 双极型晶体管基础74

3.1.1 晶体管的结构74

3.1.2 NPN晶体管：在线性放大状态下的运用75

3.1.3 PNP晶体管：在线性放大状态下的运用79

3.1.4 电路符号和约定80

3.1.5 电流－电压特性81

3.1.6 非理想晶体管的漏电流和击穿电压84

3.2 晶体管电路的直流分析87

3.2.1 共射极电路87

3.2.2 负载线和工作模式90

3.2.3 普通双极型电路：直流分析93

3.3 晶体管的基本应用101

3.3 1 开关101

3.3.2 数字逻辑102

3.3.3 放大器104

3.4 双极型晶体管的偏置107

3.4.1 单一基极电阻偏置107

3.4.2 分压式偏置和偏置稳定性109

3.4.3 集成电路的偏置113

3.5 多级电路114

3.6 小结117

第4章 基本BJT放大器128

4.0 概述128

4.1 模拟信号和线性放大器128

4.2 双极型线性放大器129

4.2.1 图解分析法和交流等效电路130

4.2.2 双极型晶体管的混合π型小信号等效电路133

4.2.3 包含Early效应的混合π型等效电路138

4.2 4 混合π型拓展等效电路141

4.2.5 其他小信号参数和等效电路141

4.3 晶体管放大器的基本结构147

4.4 共射极放大器149

4.4.1 基本共射极放大器电路149

4.4 2 含射极电阻的电路151

4.4.3 含射极旁路电容的电路153

4.4.4 前置共射极放大器的概念156

4.5 交流负载线分析157

4.5.1 交流负载线157

4.5.2 最大对称振幅160

4.6 共集电极放大器（射极跟随器）161

4.6.1 小信号电压增益162

4.6.2 输入和输出阻抗163

4.6.3 小信号电流增益165

4.7 共基极放大器170

4.7.1 小信号电压和电流增益170

4.7.2 输入输出电阻171

4.8 三种基本放大器：总结与比较173

4.9 多级放大器173

4.9.1 多级分析：串联组态174

4.9.2 共射－共基组态177

4.10 功率分析179

4.11 小结182

5.1 MOS场效应晶体管195

5.1.1 二端MOS结构195

第5章 场效应晶体管195

5.0 概述195

5.1.2 N沟道增强型MOSFET197

5.1.3 理想MOSFET的电流－电压特性198

5.1.4 电路符号及约定202

5.1.5 其他MOSFET结构和电路符号203

5.1.6 晶体管工作原理小结207

5.1.7 非理想电流－电压特性207

5.2.1 共源极电路210

5.2 MOSFET直流电路的分析210

5.2.2 负载线和工作模式214

5.2.3 常见的MOSFET组态：直流分析215

5.2.4 恒流源偏置224

5.3 基本MOSFET应用：开关、数字逻辑门及放大器226

5.3.1 NMOS倒相器226

5.3.2 数字逻辑门227

5.3.3 MOSFET小信号放大器228

5.4.1 PNJFET和MESFET的工作原理229

5.4 结型场效应晶体管229

5.4.2 电流－电压特性233

5.4.3 通用JFET电路的直流分析235

5.5 小结240

第6章 基本FET放大器251

6.0 概述251

6.1 MOSFET放大器251

6.1.1 图解分析法、负载线及小信号参数251

6.1.2 小信号等效电路254

6.1.3 体效应模型257

6.2 晶体管放大器的基本组态258

6.3 共源极放大器259

6.3.1 共源极电路的基本结构259

6.3.2 含源极电阻的共源极放大器262

6.3.3 含源极旁路电容的共源极电路264

6.4 源极跟随器266

6.4.1 小信号电压增益266

6.4.2 输入输出电阻269

6.5 共栅极结构271

6.5.1 小信号电压增益和电流增益271

6.5.2 输入输出电阻272

6.6 三种基本放大器组态：总结与比较273

6.7 单级集成电路MOSFET放大器274

6.7.1 带有增强型负载的NMOS放大器274

6.7.2 带有耗尽型负载的NMOS放大器277

6.7.3 带有PMOS负载的NMOS放大器280

6.8 多级放大器282

6.8.1 直流分析282

6.8.2 小信号分析285

6.9.1 小信号等效电路287

6.9 基本JFET放大器287

6.9.2 小信号分析288

6.10 小结291

第7章 频率响应302

7.0 概述302

7.1 放大器的频率响应302

7.1.1 等效电路303

7.1.2 频率响应分析303

7.2 系统传递函数304

7.2.1 s域分析304

7.2.2 一阶函数306

7.2.3 Bode图306

7.2.4 短路和开路时间常数311

7.3 频率响应：含有电路电容的晶体管放大器314

7.3.1 耦合电容的影响314

7.3.2 负载电容的影响320

7.3.3 耦合电容和负载电容321

7.3.4 旁路电容的影响324

7.3.5 组合效应：耦合电容和旁路电容327

7.4 频率响应：双极型晶体管329

7.4.1 拓展的混合π等效电路329

7.4.2 短路电流增益331

7.4.3 特征频率332

7.4.4 Miller效应和Miller电容334

7.5 频率响应：FET337

7.5.1 高频等效电路337

7.5.2 特征频率339

7.5.3 Miller效应和Miller电容341

7.6 晶体管电路的高频响应343

7.6.1 共射极和共源极电路343

7.6.2 共基极、共栅极和共射－共基电路346

7.6.3 射极跟随器和源极跟随器352

7.6.4 高频放大器的设计355

7.7 小结357

第8章 输出级和功率放大器373

8.0 概述373

8.1 功率放大器373

8.2 功率管374

8.2.1 双极型功率管374

8.2.2 MOSFET功率管377

8.2.3 散热片378

8.3 功率放大器的类型382

8.3.1 A类功率放大器382

8.3.2 B类功率放大器386

8.3.3 AB类功率放大器389

8.3.4 C类功率放大器393

8.4 A类功率放大器393

8.4.1 电感耦合功率放大器393

8.4.2 具有变压器耦合的共射极功率放大器394

8.4.3 具有变压器耦合的射极跟随器功率放大器395

8.5 AB类推挽互补对称输出级电路397

8.5.1 具有二极管偏置的AB类输出级电路397

8.5.2 用VBE倍增器提供偏置的AB类功率放大器399

8.5.3 具有输入缓冲器的AB类输出级电路401

8.5.4 使用Darlington管的AB类输出级电路404

8.6 小结405

第2部分 模拟电子技术415

第9章 理想运算放大器419

9.0 概述419

9.1 运算放大器419

9.1.1 理想参数420

9.1.2 拓展的理想参数421

9.1.3 分析方法422

9.2.1 基本放大器423

9.1.4 PSpice模型423

9.2 反相放大器423

9.2.2 含有T形网络的放大器425

9.2.3 增益有限的影响427

9.3 加法器429

9.4 同相放大器430

9.4.1 基本放大器431

9.4.2 电压跟随器431

9.5 运算放大器的应用432

9.5.1 电流－电压转换器433

9.5.2 电压－电流转换器433

9.5.3 差动放大器435

9.5.4 仪器放大器439

9.5.5 积分器和微分器441

9.5.6 非线性应用443

9.6.1 加法器的设计444

9.6 运算放大器电路的设计444

9.6.2 基准压源的设计446

9.6.3 差动放大器和桥式电路的设计448

9.7 小结450

第10章 集成电路的偏置和有源负载462

10.0 概述462

10.1 双极型晶体管电流源462

10.1.1 双晶体管电流源电路462

10.1.2 改进的电流源电路466

10.1.3 Widlar电流源470

10.1.4 多晶体管电流镜475

10.2 FET电流源477

10.2.1 基本双晶体管MOSFET电流源477

10.2.2 多MOSFET电流源电路480

10.2.3 独立于偏置的电流源483

10.2.4 JFET电流源484

10.3 有源负载电路486

10.3.1 BJT有源负载电路的直流分析487

10.3.2 BJT有源负载的电压增益488

10.3.3 直流分析：MOSFET有源负载电路489

10.3.4 MOSFET有源负载电路的电压增益490

10.3.5 讨论491

10.4 有源负载电路的小信号分析491

10.4.1 BJT有源负载电路的小信号分析491

10.4.2 MOSFET有源负载电路的小信号分析494

10.4.3 小信号分析：改进的MOSFET有源负载495

10.5 小结496

11.1 差动放大器509

11.2.1 术语和性能描述509

11.2 基本的BJT差分对509

11.0 概述509

第11章 差动放大器和多级放大器509

11.2.2 直流传输特性512

11.2.3 小信号等效电路分析516

11.2.4 差模和共模增益520

11.2.5 共模抑制比524

11.2.6 差模和共模输入阻抗525

11.3 基本的FET差分对529

11.3.1 直流传输特性529

11.3.2 差模和共模输入阻抗533

11.3.3 小信号等效电路分析533

11.3.4 JFET差动放大器536

11.4 带有有源负载的差动放大器537

11.4.1 带有有源负载的BJT差动放大器538

11.4.2 BJT有源负载的小信号分析539

11.4.3 带有有源负载的MOSFET差动放大器542

11.4.4 带有串联有源负载的MOSFET差动放大器545

11.5.1 基本放大器级547

11.5 BiCMOS电路547

11.5.2 电流源549

11.5.3 BiCMOS差动放大器550

11.6 放大级和简单的输出级551

11.6.1 复合晶体管对和简单的射极跟随器输出551

11.6.2 输入阻抗、电压增益和输出阻抗552

11.7 简单的BJT运算放大器电路555

11.8 差动放大器的频率响应558

11.8.1 差模输入的情况558

11.8.2 共模输入的情况559

11.8.3 带有发射极负反馈电阻的情况561

11.8.4 含有源负载的情况562

11.9 小结563

12.1 反馈概述583

第12章 反馈和稳定性583

12.0 概述583

12.1.1 负反馈的优点和缺点584

12.1.2 计算机仿真的应用584

12.2 基本的反馈概念584

12.2.1 理想的闭环增益585

12.2.2 增益灵敏度587

12.2.3 频带的扩展587

12.2.4 抗干扰性589

12.2.5 降低非线性失真590

12.3 理想反馈的拓扑结构591

12.3.1 电压串联反馈的结构592

12.3.2 电流并联反馈的结构595

12.3.3 电流串联反馈的结构597

12.3.4 电压并联反馈的结构598

12.3.5 总结599

12.4 电压（电压串联负反馈）放大器600

12.4.1 运算放大器电路600

12.4.2 分立电路602

12.5 电流（电流并联负反馈）放大器605

12.5.1 运算放大器电路605

12.5.2 简单的分立电路607

12.5.3 分立电路607

12.6 跨导（电流串联负反馈）放大器610

12.6.1 运算放大器电路611

12.6.2 分立电路612

12.7 互阻（电压并联负反馈）放大器615

12.7.1 运算放大器电路616

12.7.2 分立电路617

12.8 环路增益623

12.8.1 基本方法623

12.8.2 计算机分析626

12.9 反馈电路的稳定性628

12.9.1 稳定性问题628

12.9.2 Bode图：单级、两级和三级放大器628

12.9.3 Nyquist稳定判据631

12.9.4 相位裕量和增益裕量634

12.10 频率补偿636

12.10.1 基本理论636

12.10.2 闭环频率响应637

12.10.3 Miller补偿638

12.11 小结640

第13章 运算放大器654

13.0 概述654

13.1 一般运算放大器电路的设计654

13.1.1 一般设计原理655

13.2.1 电路介绍656

13.1.2 电路组件的匹配656

13.2 双极型运算放大器电路656

13.2.2 直流分析659

13.2.3 小信号分析664

13.2.4 频率响应670

13.3 CMOS运算放大器电路672

13.3.1 MC14573CMOS运算放大器电路672

13.3.2 折叠式共源－共栅CMOS运算放大器电路675

13.3.3 CMOS电流镜运算放大器电路677

13.3.4 CMOS共源－共栅电流镜运算放大器电路678

13.4 BiCMOS运算放大器电路679

13.4.1 BiCMOS折叠式共射－共基运算放大器679

13.4.2 CA3140BiCMOS电路介绍680

13.4.3 CA3140运算放大器直流分析682

13.4.4 CA3140运算放大器小信号分析683

13.5.1 混合FET运算放大器，LH002/42/52系列686

13.5 JFET运算放大器电路686

13.5.2 混合FET运算放大器，LF155系列687

13.6 小结688

第14章 非理想运算放大器电路698

14.0 概述698

14.1 实际的运算放大器参数698

14.1.1 实际运算放大器参数的定义698

14.1.2 输入和输出电压受限700

14.2 有限的开环增益702

14.2.1 反相放大器闭环增益702

14.2.2 同相放大器闭环增益704

14.2.3 反相放大器的闭环输入电阻705

14.2.4 同相放大器闭环输入电阻707

14.2.5 非零输出电阻708

14.3.1 开环和闭环频率响应710

14.3 频率响应710

14.3.2 增益带宽乘积711

14.3.3 转换速率712

14.4 失调电压715

14.4.1 输入级失调电压的影响716

14.4.2 失调电压补偿722

14.5 输入偏置电流726

14.5.1 偏置电流影响726

14.5.2 偏置电流补偿727

14.6 其他非理想因素的影响729

14.6.1 温度影响729

14.6.2 共模抑制比729

14.7 小结730

15.1 有源滤波器740

15.1.1 有源网络的设计740

15.0 概述740

第15章 集成电路的应用与设计740

15.1.2 一般的双极点有源滤波器742

15.1.3 双极点低通Butterworth滤波器743

15.1.4 双极点高通Butterworth滤波器746

15.1.5 高阶Butterworth滤波器746

15.1.6 开关电容滤波器748

15.2 振荡器751

15.2.1 振荡器的基本原理751

15.2.2 相移振荡器752

15.2.3 Wien桥振荡器754

15.2.4 其他振荡器757

15.3 Schmitt触发器759

15.3.1 比较器759

15.3.2 基本的反相Schmitt触发器762

15.3.3 其他的Schmitt触发器结构764

15.3.4 带有限幅器的Schmitt触发器768

15.4 非正弦波振荡器和定时电路769

15.4.1 Schmitt触发器振荡器769

15.4.2 单稳多谐振荡器771

15.4.3 5 55电路773

15.5 集成电路功率放大器778

15.5.1 LM380功率放大器778

15.5.2 PA12功率放大器781

15.5.3 桥式功率放大器782

15.6 稳压电源783

15.6.1 基本稳压电源783

15.6.2 输出电阻和电流调整率784

15.6.3 简单的串联通路稳压电源785

15.6.4 正稳压电源786

15.7 小结790

第3部分 数字电子学803

第16章 MOSFET数字电路805

16.0 概述805

16.1 NMOS倒相器805

16.1.1 重述N沟道MOSFET805

16.1.2 NMOS倒相器传输特性808

16.1.3 噪声裕量817

16.1.4 体效应821

16.1.5 NMOS倒相器的暂态分析822

16.2 NMOS逻辑电路824

16.2.1 NMOS“或非”门和“与非”门825

16.2.2 NMOS逻辑电路827

16.2.3 扇出828

16.3 CMOS倒相器829

16.3.1 复习P沟道MOSFET829

16.3.2 CMOS倒相器的直流分析831

16.3.3 功率损耗836

16.3.4 噪声裕量837

16.4 CMOS逻辑电路839

16.4.1 基本的CMOS“或非”和“与非”门840

16.4.2 复合CMOS逻辑电路842

16.4.3 扇出和传输延迟时间844

16.5 钟控CMOS逻辑电路845

16.6 传输门848

16.6.1 NMOS传输门848

16.6.2 NMOS传递网络851

16.6.3 CMOS传输门853

16.6.4 CMOS传递网络855

16.7 时序逻辑电路855

16.7.1 动态移位寄存器855

16.7.2 R-S触发器857

16.7.3 D触发器858

16.7.4 CMOS全加器电路860

16.8 存储器：分类和结构861

16.8.1 存储器的分类861

16.8.2 存储器的结构862

16.8.3 地址译码器862

16.9 RAM存储器单元863

16.9.1 NMOSSRAM单元864

16.9.2 CMOSSRAM单元865

16.9.3 SRAM读／写电路868

16.9.4 动态RAM（DRAM）单元870

16.10 只读存储器872

16.10.1 ROM和PROM单元872

16.10.2 EPROM和EEPROM单元873

16.11 小结875

17.1.1 差动放大器电路回顾892

17.1 射极耦合逻辑（ECL）892

17.0 概述892

第17章 双极型数字电路892

17.1.2 基本的ECL逻辑门894

17.1.3 ECL逻辑电路特性897

17.1.4 电压传输特性900

17.2 改进的ECL电路结构901

17.2.1 低功率ECL901

17.2.2 选择ECL逻辑门903

17.2.3 串行门905

17.2.4 传输延迟时间908

17.3 晶体管－晶体管逻辑909

17.3.1 基本二极管－晶体管逻辑门910

17.3.2 TTL的输入晶体管912

17.3.3 基本TTL“与非”电路914

17.3.4 TTL输出级和扇出916

17.3.5 三态输出919

17.4 Schottky晶体管－晶体管逻辑920

17.4.1 Schottky钳位晶体管920

17.4.2 SchottkyTTL“与非”门922

17.4.3 低功率SchottkyTTL电路923

17.4.4 改进的SchottkyTTL电路925

17.5 BiCMOS数字电路926

17.5.1 BiCMOS倒相器926

17.5.2 BiCMOS逻辑电路927

17.6 小结928

附录A941

附录B942

附录C948

附录D959

附录E962

参考文献970