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出版者:Saunders College Pub

作者:Donald P Leach

出品人:

页数:0

译者:

出版时间:1993

价格:0

装帧:Unknown Binding

isbn号码:9780030208478

丛书系列:

图书标签:

电子学
集成电路
分立元件
教学手册
电路分析
电路设计
透明胶片
教材辅助
电子工程
半导体

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具体描述

深入解析：模拟与数字电路设计精要本书涵盖：半导体物理基础与器件模型基本放大电路与偏置技术集成电路（IC）设计原理运算放大器（Op-Amp）的理论与应用反馈理论在电路分析中的应用数字逻辑电路的设计与实现时序逻辑与存储器的基础 --- 导言：连接理论与实践的桥梁本手册旨在为学习者提供一个坚实且全面的电子电路基础框架，它不仅仅是理论知识的堆砌，更是对现代电子工程实践的深刻洞察。电子技术是现代科技的基石，从智能手机到工业控制系统，无不依赖于对电流、电压和信号精确控制的理解。本书的编写遵循“从基础到精深”的逻辑主线，确保读者在掌握基本概念的同时，能够逐步深入到复杂的系统设计层面。第一部分：半导体基础与有源器件的物理精髓电子电路的核心在于半导体器件，它们是实现信号放大、开关和处理功能的基础单元。本书的第一部分将细致剖析半导体材料的本征特性，重点关注费米能级、载流子迁移率等关键物理参数，为理解二极管和晶体管的工作原理奠定物理基础。晶体管的深度剖析：我们将详尽探讨双极性结型晶体管（BJT）和场效应晶体管（FET，特别是MOSFET）的结构、操作机制及其等效小信号模型。理解$I_C-V_{CE}$曲线、跨导($g_m$)以及本征电阻的物理意义至关重要。此处强调的不仅仅是公式的记忆，而是对器件在不同工作区域（截止、放大、饱和）下，其内部电场和载流子流动的直观把握。我们将引入先进的晶体管模型（如Ebers-Moll模型或BSIM模型的基础概念），帮助读者理解这些模型如何映射到实际的仿真软件中。二极管的应用边界：尽管结构简单，但PN结二极管在整流、钳位、稳压（齐纳二极管）等领域发挥着不可替代的作用。本书将深入分析其瞬态响应特性，包括反向恢复时间对高频电路性能的影响。第二部分：模拟电路的构建模块与性能分析模拟电路处理的是连续变化的信号，其设计目标通常是高增益、高输入阻抗、低输出阻抗以及良好的线性度。本部分是电路设计实践的重中之重。单级与多级放大器设计：我们从最基础的共射极、共集电极和共基极配置入手，分析每种组态的增益、输入输出阻抗特性。随后，转向多级放大器的设计，探讨如何通过级联提高整体性能，同时管理级间耦合带来的频率响应变化。重点将放在偏置电路的设计上，保证晶体管始终工作在最佳的线性区，抵抗温度漂移和电源波动的影响。频率响应与带宽限制：任何放大器都有其频率限制。本书将用波特图（Bode Plot）清晰阐述高频（米勒效应主导）和低频（耦合电容和旁路电容影响）滚降的机制。读者将学习如何使用高通和低通滤波器概念来预测和优化电路的带宽。运算放大器（Op-Amp）的范式：运算放大器是模拟世界中的“万能砖块”。我们将从内部结构——差分输入级、增益级和输出级——解析其核心性能指标，如开环增益、共模抑制比（CMRR）和电源抑制比（PSRR）。在应用层面，本书将详述反相、同相放大器、加法器、积分器和微分器的精确设计，并分析真实运放非理想特性（如输入失调电压和压摆率限制）对这些应用电路的影响。第三部分：反馈理论与系统稳定性负反馈是电子电路设计中最重要的概念之一，它牺牲了部分开环增益以换取稳定性、线性度和带宽的显著改善。反馈拓扑分析：本章系统地介绍反馈的四种基本拓扑（电压串联、电流串联、电压并联、电流并联）。读者将学习如何利用“黑箱”分析法来确定反馈对电路输入/输出阻抗的影响。稳定性与补偿：引入回路增益的概念，这是判断系统稳定性的核心指标。我们将详细讲解相位裕度和增益裕度，并阐述如何通过引入极点和零点（频率补偿技术，如米勒补偿）来确保反馈系统在宽频率范围内稳定工作，避免振荡。第四部分：从模拟到数字：逻辑电路与系统实现现代电子系统大多是模拟和数字的混合体。本部分着重于数字逻辑的基础，为理解微处理器和存储器的运作打下基础。逻辑门与布尔代数：从最基础的AND, OR, NOT门开始，深入到NAND和NOR门作为通用逻辑元件的应用。布尔代数的简化技巧（如卡诺图或布尔代数定律的应用）将贯穿始终，指导读者设计最小化逻辑电路。组合逻辑电路：分析加法器、多路选择器（MUX）、译码器等关键组合电路的设计流程，强调路径延迟对系统时序的影响。时序逻辑与存储器：触发器（Flip-Flops，如D型、JK型）是构建状态机的核心。本书将详细解释它们的工作机制，并将其应用于寄存器和简单计数器的设计。最后，介绍静态随机存取存储器（SRAM）的基本存储单元结构及其读写原理，揭示数据存储的底层实现方式。结论：综合应用与设计思维本书的最终目标是培养设计思维。通过大量的实例分析，读者将被引导去评估不同设计选择的权衡（Trade-offs），例如，在功耗、速度和面积之间做出最优选择。掌握了这些基础模块的原理和设计方法，学习者将能够自信地迈向更高级的电路系统（如ADC/DAC、PLL或更复杂的系统级集成电路）的学习与实践。本书所提供的知识体系，是构建任何现代电子系统蓝图所必需的坚实地基。