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本教材配有教学课件(PPT)等教辅资料,下载地址为清华大学出版社网站本书页面。本书全部实例采用Multism精确仿真,适合作为参考手册,特色如下:
理念创新:(1)先电路理论,后单元电路;(2)从外部到内部,从整体到局部;(3)电路分析与设计并重;(4)电路仿真贯穿全书,培养学生动手能力。
内容创新:(1)前沿的技术知识,开阔视野;(2)创新的叙述方式,易于理解;(3)理论结合仿真,便于实践。
形式创新:(1)本课程与前期课程的衔接,易于入门;(2)电路理论与单元电路的衔接,易于理解;(3)前后章节知识点的衔接,易于掌握。
内容简介
《模拟电子技术/高等学校电子信息类专业系列教材》是高等院校电子类专业的基础教材,全书共13章,分为电子电路基础知识、基本电路及其应用、基本应用电路和模拟集成电路原理及半导体器件四个部分。本书采用“自顶向下”的层次结构,注重设计思想,全面地介绍了模拟电子学的基本技术和基本理论,内容丰富,实用性强,尤其是与Multisim软件相结合,通过仿真辅助分析和设计验证,提供了大量有价值的实例。本书的附录还对线性电路的基本问题进行了归纳和总结。
《模拟电子技术/高等学校电子信息类专业系列教材》可用作高等院校模拟电子技术基础课程的教材,也可作为工程技术人员的参考工具书。
内页插图
目录
第1章电子电路基础知识
1.1电信号
1.2电子系统
1.3放大电路
1.4放大电路的电源
1.5差分放大电路
1.6放大电路的传输特性
1.7放大电路的性能指标
1.8级联放大电路
1.9计算机仿真
本章小结
习题
第2章放大电路的频率响应
2.1概述
2.1.1为什么要研究放大电路的频率响应
2.1.2频率失真
2.2分析方法
2.2.1高通电路和低通电路
2.2.2三频段近似分析法
2.3放大电路的频率响应
2.4密勒效应
本章小结
习题
第3章放大电路中的反馈
3.1反馈的基本概念
3.2反馈的分类
3.3负反馈放大电路的四种组态
3.4反馈放大电路的基本方程
3.5负反馈对放大电路性能的影响
3.5.1提高增益的稳定性
3.5.2展宽频带
3.5.3减小非线性失真
3.5.4对输入电阻和输出电阻的影响
3.6反馈网络的负载作用
3.6.1反馈网络模型
3.6.2电压串联负反馈
3.6 3电流并联负反馈
3.6.4电流串联负反馈
3.6.5电压并联负反馈
3 7负反馈放大电路的稳定性
3.7.1负反馈放大电路产生自激振荡的条件和原因
3.7.2反馈放大器的稳定判据
3.7.3负反馈放大电路的稳定裕度
3.7.4负反馈放大电路自激振荡的消除方法
本章小结
习题
第4章集成运算放大器和电压比较器
4.1集成运放的电压传输特性
4.2应用电路
4.2.1反相电路
4.2.2同相电路
4.2.3差分电路
4.2.4加法电路
4.2.5积分电路
4.2.6微分电路
4.2.7电压电流转换电路
4.3集成运放的单电源供电
4.3.1单电源供电运放电路的特性
4.3.2单电源供电运放电路的偏置电路
4.3.3单电源供电运放电路的设计实例
4.4电压反馈运放与电流反馈运放
4.4.1基本概念
4.4.2主要区别
4.4.3集成运放的参数
4.5集成电压比较器
4.5.1集成电压比较器的电压传输特性
4.5.2电压比较器的基本应用
4.5.3各种比较器电路简介
4.5.4比较器的简单应用
4.6模拟乘法器
4.6.1模拟乘法器的电路符号及其等效电路
4.6.2模拟乘法器的应用
本章小结
习题
第5章半导体二极管
5.1半导体二极管的外部特性
5.2半导体二极管模型
5.3应用电路分析与殴计
5.3.1整流电路
5.3.2二极管逻辑电路
5.3.3钳位电路
5.3.4稳压电路
5.3.5限幅电路
5.3.6显示电路
5.3.7光控电路
5.4计算机仿真分析与设计
5.4.1二极管的伏安特性
5.4.2二极管的动态特性
5.4.3对数和指数放大电路
5.4.4基准电压源设计
5.4.5限幅放大器
本章小结
习题
第6章双极型晶体管
第7章场效应管
第8章有源滤波器
第9章信号产生电路
第10章功率放大电路
第11章直流电源电路
第12章模拟集成电路原理
第13章半导体器件的物理机理
附录A线性电路的基本问题
参考文献
前言/序言
“模拟电子电路”是电子、通信和计算机等专业的学科基础课程。因为中学生所学课程中几乎没有涉及电子电路的内容,因此“模拟电子电路”是学生接触“电子技术”的启蒙课。作者在多年教学实践中发现,采用传统的从器件原理,到分立元件再到集成电路的教学思路,学生普遍感到入门难、学习枯燥、课程知识点零散庞杂,不易形成电子系统的整体概念,这对于本课程乃至后续专业学习和工作实践均有不利的影响。
在前期学习了侧重掌握基本分析工具的“电路分析”课程之后,学生在学习模拟电子电路时,除了将分析方法进一步延伸到电子电路上外,核心的学习目的是进行电路设计。如今高性能集成电路已经广泛普及,在工程实践中更为重要的是确立设计框架,从宏观上确定系统结构,通过理解器件的外部特性进行选型,并辅以相应的分析和验证从而达到设计要求。
本书首先为读者打下理论基础,采用了从电子系统功能到系统构建,再从器件特性到器件原理的“自顶向下”的层次结构,体现从外部到内部,从整体到局部的逐步深化的认识过程,而不至于在学习之初时“见树木而不见森林”,被大量的器件内部结构和原理等知识所困扰。同时,针对模拟电子电路实践性强的特点,书中采用理论与仿真实验紧密结合的教学形式,利用Multisim仿真软件对所学内容进行分析和设计验证。每一章的习题均分为分析题与设计题,旨在能够更好地培养学生认识、分析和设计电路的能力。无论学生后续是侧重混合电路系统设计,还是深入学习半导体和微电子学科,本书均能够发挥良好的基础作用。
本书整体分为四个部分,即第1~3章介绍模拟电路的基础知识和分析方法,第4~7章为基本电路要素,第8~11章为基本应用电路,第12、13章为模拟集成电路和半导体器件,如图0.1所示。
图0.1本书内容框图
第1章介绍电子电路基础知识。考虑到读者学习知识上的连续性,本书在电路理论(电路分析)的基础上,从电信号和电子系统出发,介绍放大器的主要指标、电源设置和简单应用,形成对模拟电子电路的宏观认识; 第2、3章分别为放大电路的频率响应和放大电路中的反馈。在学习模拟电路之前,先掌握电路系统中的两个基本问题——频率响应和反馈,掌握严密系统的分析方法,为后续学习各种功能电路打下基础。
第4~7章,均从器件的外部特性出发,分别介绍集成运算放大器与集成电压比较器、半导体二极管、双极型晶体管和场效应管的基本电路。前三章的知识会帮助读者深刻理解和掌握这四章的内容。第8~11章是各种应用型功能电路介绍,分别为有源滤波器、振荡器、功率放大电路和电源电路,它们是模拟电路实际应用时的常见模块。
最后,进一步深入器件内部,第12章介绍各种模拟集成电路内部电路原理,以便读者更好地理解和应用集成电路,掌握基本集成电路结构和分析方法; 第13章半导体器件的物理机理,从微观角度对半导体器件的内部结构和原理加以介绍,为今后微电子专业的学习打下基础。
感谢清华大学出版社的大力支持和帮助。
谨将本书献给一如既往支持我们工作的贤妻良母——陈力力女士。
作者2015年6月于上海
《电子线路分析与设计基础》 内容简介 本书是一本面向高等学校电子信息类专业的教材,旨在系统地阐述电子线路的基本原理、分析方法和设计技术。全书紧密围绕电子线路的核心概念展开,力求在理论深度和工程实践之间取得平衡,为读者打下坚实的电子线路基础。本书的编写遵循由浅入深、循序渐进的原则,从最基本的电路元件入手,逐步引入复杂的电路模型和分析工具,并最终引导读者掌握实际电路的设计与调试能力。 第一部分:电路基本概念与元件模型 本部分将系统介绍构成电子线路的基石——电路元件及其理想模型。首先,我们将回顾和深化直流电路分析的基础,包括欧姆定律、基尔霍夫电压定律(KVL)和基尔霍夫电流定律(KCL)等基本定律,并介绍节点分析法和网孔分析法等求解复杂直流电路的方法。在此基础上,我们将重点介绍线性电阻、线性电容和线性电感这三种基本无源元件。对于每一种元件,我们将深入探讨其电压-电流关系、能量存储特性,并引入它们在时域和频域的表现。 在深入理解基本元件后,我们将转向电子线路中的“灵魂”——有源元件。本书将重点介绍二极管和三极管(BJT)作为典型的半导体器件。我们将详细解析二极管的正向导通、反向截止特性,讨论其等效电路模型,并介绍二极管在整流、稳压等基本应用中的原理。对于双极结型晶体管(BJT),我们将深入分析其三种工作状态(截止、放大、饱和),阐述共发射极、共集电极和共基极三种基本组态的放大作用,并介绍其各种等效电路模型,包括混合-π模型和Г模型。此外,本书还将对场效应晶体管(FET)进行介绍,包括结型场效应管(JFET)和金属-氧化物-半导体场效应管(MOSFET),重点分析其跨导特性、等效电路模型以及在开关和放大电路中的应用。 第二部分:线性电路分析与基本放大电路 本部分将系统性地介绍线性电路的分析方法,并在此基础上深入探讨基本放大电路的设计与分析。我们将首先复习和拓展AC稳态分析技术,包括相量法、阻抗和导纳的概念,以及它们在RLC电路分析中的应用。我们将详细讲解傅里叶级数和拉普拉斯变换在分析含有任意信号激励的线性电路中的作用,这将为理解电路的瞬态响应奠定基础。 接着,我们将重点转向放大电路的设计。我们将从单级放大电路入手,详细分析共发射极放大电路的静态工作点设置、电压放大倍数、输入电阻和输出电阻的计算。本书将深入讨论放大电路的频率响应,分析耦合电容、旁路电容和管子本身的极间电容对电路在高频和低频段增益的影响,并引入半功率点和带宽等概念。同时,我们将分析共集电极(电压跟随器)和共基极放大电路的特性,并探讨它们在特定应用场景下的优势。 为了提高放大电路的性能,我们将深入研究多级放大电路的设计。我们将讨论直接耦合、阻容耦合和变压器耦合等不同的耦合方式,并分析各耦合方式对电路性能的影响。此外,本书还将详细阐述反馈在放大电路设计中的重要作用。我们将区分正反馈和负反馈,并重点分析负反馈对放大电路的电压放大倍数、输入电阻、输出电阻以及带宽的影响。本书将详细讲解串联电压负反馈、并联电压负反馈、串联电流负反馈和并联电流负反馈四种基本反馈组态的分析方法,并引导读者根据实际需求选择合适的反馈结构。 第三部分:信号处理电路与振荡器 本部分将聚焦于电子线路在信号处理领域的应用,包括滤波电路、有源滤波器、信号发生器以及振荡器等。我们将从最基本的无源滤波电路(RC、RL、RLC滤波器)开始,介绍低通、高通、带通和带阻滤波器的基本原理和设计方法。随后,我们将转向更加灵活和性能优越的有源滤波器,介绍如何利用运算放大器构建各种有源滤波器,包括Sallen-Key结构和多重反馈结构等,并深入分析其通频带、阻带特性和选择性。 在信号产生方面,我们将详细介绍各种信号发生电路的设计。我们将从简单的RC振荡器(如移相振荡器、维恩电桥振荡器)入手,分析其振荡条件(幅振条件和相振条件),并探讨晶体管和运算放大器在振荡器中的应用。接着,我们将重点介绍LC振荡器(如哈特莱振荡器、科勒皮兹振荡器),分析其谐振回路的原理以及如何实现稳定的正弦波输出。本书还将介绍晶体振荡器,强调其高稳定度和高频率精度。 此外,本部分还将触及一些重要的信号处理电路,如包络检波器、倍增器等。我们将分析这些电路的工作原理,并介绍它们在通信、测量等领域的典型应用。 第四部分:非线性电路与集成电路基础 本部分将扩展到非线性电路的分析与设计,并为读者引入集成电路的基本概念。我们将深入研究二极管的非线性特性,并介绍其在限幅、钳位、倍压等非线性电路中的应用。我们将详细分析三极管的非线性特性,并介绍其在开关电路、逻辑门电路中的应用。 在介绍集成电路(IC)方面,我们将从概念入手,介绍集成电路的分类(单片集成电路、混合集成电路)和制造工艺概述。我们将重点介绍运算放大器(Op-Amp)作为一种基础的集成电路单元,详细分析其理想模型和实际参数,如开环电压增益、输入阻抗、输出阻抗、共模抑制比、压摆率等。本书将通过大量实例,展示运算放大器在直流放大器、交流放大器、加法器、减法器、积分器、微分器等各种信号处理电路中的应用。 最后,我们将对比较器、定时器(如NE555)、电压比较器等基本集成电路功能模块进行介绍,并引导读者理解如何将这些集成电路模块灵活地组合起来,完成更复杂的电子系统设计。 学习目标与适用对象 本书的目标是帮助电子信息类专业的本科生系统掌握电子线路的基本理论、分析方法和设计技巧,培养其分析和解决实际电子工程问题的能力。本书也适合对电子线路感兴趣的工程技术人员作为参考和进阶学习的材料。 特色与优势 理论体系完整: 涵盖了从基本元件模型到复杂非线性电路和集成电路应用的全过程。 深入浅出: 循序渐进的章节安排,由易到难,适合不同基础的读者。 工程导向: 强调理论与实践的结合,注重实际电路的分析和设计。 内容详实: 详细的原理推导、电路分析和设计实例,为读者提供丰富的学习资源。 语言严谨: 使用规范的电子工程术语,力求表达准确清晰。 通过对本书的学习,读者将能够自信地分析各种电子电路,理解其工作原理,并能初步设计和实现满足特定需求的电子系统。