测量电子电路设计——模拟篇 pdf epub mobi txt 电子书 下载 2025

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[日] 远坂俊昭攻，彭军 著

图书标签:

• 模拟电路
• 电路设计
• 电子测量
• 模拟电子
• 电路分析
• 电子工程
• 信号处理
• 仪器仪表
• 高等教育
• 专业教材

出版社： 科学出版社

ISBN：9787030171610

版次：31

商品编码：12295920

包装：平装

丛书名： 图解实用电子技术丛书

开本：32开

出版时间：2018-01-01

页数：168

正文语种：中文

内容简介

　　本书是“图解实用电子技术丛书”之一，也是《测量电子电路设计——滤波器篇》的姊妹篇。《BR》　　“噪声”是影响电路性能的重要因素之一。本书的主题是“噪声”和“负反馈”。第1～3章讨论电路内部所产生的噪声；第5、6章介绍了抑制外来噪声的电路技术。本书的各章节都涉及“负反馈”的内容，特别是第4章介绍负反馈电路的基本分析方法以及实现稳定放大器的负反馈设计方法。本书也给出了大量的实验数据和计算机模拟结果，尽可能使所学的知识具体化。《BR》　　滤波器篇中主要介绍如何从放大了的信号中除去有害噪声，提取有用信号的滤波技术。

目录

第1章 前置放大器的低噪声技术
1.1 前置放大器应该具备的性能
1.1.1 能够可靠地放大信号
1.1.2 低频电路的输入阻抗要高
1.1.3 前置放大器中采用非反转放大电路
1.2 热噪声（Thermal Noise）
1.2.1 电阻中产生的热噪声
1.2.2 热噪声的性质
1.2.3 噪声的单位——V／Hz（噪声密度）
1.3 OP放大器电路中产生的噪声
1.3.1 非反转放大电路中产生的噪声
1.3.2 双极晶体管OP放大器与FET输入OP放大器
1.3.3 OP放大器噪声的三个频率范围
1.3.4 用噪声系数NF评价放大器的噪声
1.3.5 噪声系数NF的意义
1.4 前置放大器的频率特性和失真特性
1.4.1 放大电路的频率上限
1.4.2 振幅增大时的频率特性
1.4.3 线性度与失真率

第2章 低噪声前置放大器的设计、制作及评价
2.1 前置放大器的设计
2.1.1 前置放大器
2.1.2 OP放大器（NJM5534）的噪声特性
2.1.3 淌除失调漂移的电路
2.1.4 超级伺服电路的积分常数
2.2 前置放大器的调整及特性的确认
2.2.1 直流失调电压及其调整
2.2.2 增益频率特性的确认
2.2.3 输出最大振幅时频率特性的确认
2.2.4 观察过渡响应特性
2.2.5 电路的噪声特性
2.2.6 计算输入换算噪声电压密度
2.2.7 测量输入换算噪声电压密度的频率特性
2.2.8 失真率
专栏A 噪声特性的评价

第3章 电流输入放大器的设计
3.1 电流输入放大器概述
3.1.1 电流输入放大器
3.1.2 实现电流输入放大器的两种电路
3.1.3 从噪声角度看负反馈电流输入前置放大器的效果
3.1.4 检测大电流的电流输入前置放大器
3.2 负反馈电流输入前置放大器的设计
3.2.1 负反馈电流输入前置放大器的S／N
3.2.2 负反馈电流输入前置放大器的模拟
3.2.3 负反馈电流输入用OP放大器的选择
3.2.4 反馈电阻——大电阻的选择
3.2.5 前置放大器的实装技术
3.3 实际的负反馈电流输入放大器
3.3.1 试制的电流输入放大器的概况
3.3.2 实际特性的测量
3.4 CT中使用的电流输入放大器
3.4.1 测量用电流互感器（CT）的特性
3.4.2 实际的CT用前置放大器
专栏B 印制电路板的绝缘性

第4章 负反馈电路的解析与电路模拟
4.1 稳定负反馈电路的构成
4.1.1 负反馈电路
4.1.2 负反馈的优点与缺点
4.1.3 开环、闭环及其稳定性
4.1.4 稳定的负反馈电路的相位特性
4.1.5 实际的OP放大器中分布有多个电容器
4.1.6 含有两个滞后要素的情况
4.1.7 具体的模拟例
4.1.8 为了减小高频特性的牺牲，合成两个时间常数
4.1.9 大反馈量下实现稳定的负反馈
4.1.10 给口（反馈）电路追加相位超前补偿
4.2 电容性负载对OP放大器的影响
4.2.1 OP放大器接电容性负载
4.2.2 测量OP放大器的输出阻抗
4.2.3 由厂商提供的宏模型模拟输出阻抗
4.2.4 电容性负载特性的模拟
4.2.5 实际测量电容性负载特性
4.2.6 减小电容性负载影响的电路
专栏C 测定频率特性

第5章 差动放大器技术的应用
5.1 共态噪声的消除
5.1.1 常态噪声与共态噪声
5.1.2 共态噪声转换为常态噪声
5.2 差动放大器
5.2.1 差动放大器
5.2.2 差动放大器与输入电缆的连接
5.2.3 高输入阻抗的FET OP放大器
5.2.4 输入偏置电流的影响
5.2.5 减少输入偏置电流影响的方法
5.2.6 要注意FET OP放大器输入失调电压的温度漂移
5.2.7 差动放大器的性能——共态抑制比
5.3 改良的差动放大器
5.3.1 一个OP放大器的差动放大器
5.3.2 使用多个OP放大器的差动放大器
5.3.3 信号电缆电容成分的影响
5.3.4 消除电缆电容的隔离驱动
5.3.5 用同相电压驱动电源
5.3.6 差动放大器产品——测试设备用放大器
5.4 差动放大器的实验
5.4.1 制作的前置放大器概况
5.4.2 确定电路的参数
5.4.3 试制的差动放大器的增益频率特性
5.4.4 制作的差动放大器的CMRR特性
5.4.5 噪声与失真特性
5.4.6 确认电源升压对CMRR特性的改善

第6章 隔离放大器的使用
6.1 隔离放大器的作用
6.1.1 隔离放大器
6.1.2 处理不同电位的信号
6.1.3 切断接地环路
6.1.4 保证安全，防止误动作和事故的扩大
6.2 隔离放大器的结构
6.2.1 ISO放大器的内部结构
6.2.2 应用变压器的ISO放大器
6.2.3 应用光耦合器的ISO放大器
6.2.4 使用电容器的ISO放大器
6.3 隔离放大器的特性
6.3.1 选用ISO放大器的要点
6.3.2 隔离态噪声抑制特性IMRR
6.3.3 绝缘阻抗
6.3.4 ISO放大器的绝缘耐压
6.3.5 ISO放大器的频率特性
6.3.6 ISO放大器的直线性
6.3.7 ISO放大器的噪声
6.3.8 直流失调的温度漂移
6.4 隔离放大器的使用方法
6.4.1 隔离放大器与前置放大器的相对位置
6.4.2 消除噪声的滤波器的配置
6.4.3 不输入无用的高频信号
6.4.4 当噪声源靠近ISO放大器时
6.4.5 ISO放大器的实装——绝缘是重要的问题
6.4.6 外接电源——使用DC／DC转换器
6.4.7 不使用ISO放大器的隔离的方法
6.4.8 输入浮置的信号调节器
6.5 基于光耦合器的非调制型隔离放大器的制作
6.5.1 试制隔离放大器
6.5.2 从分析光耦合器的特性入手
6.5.3 隔离放大器的设计
6.5.4 关于线性传输
6.5.5 测量频率特性
6.5.6 隔离特性IMRR
6.5.7 失真特性与噪声特性
6.5.8 使用保证特性相似的光耦合器

《精通模拟电路：从理论到实践的深度探索》 书籍简介 本书旨在为读者提供一个全面、深入且实用的模拟电子电路设计指南。我们不仅仅关注理论公式的推导，更着重于将抽象的电路原理转化为生动的工程实践。无论您是初涉模拟电路领域的学生，还是希望深化理解、提升设计技能的在职工程师，本书都将是您宝贵的参考。 核心理念与结构安排 本书的核心理念是“知其然，更知其所以然”。我们坚信，只有深刻理解模拟电路背后的物理机制和设计权衡，才能在面对复杂的实际问题时游刃有余。因此，本书的结构安排从基础概念出发，逐步深入到高级设计技术，并穿插丰富的实例分析和设计流程指导。 全书共分为X个章节，围绕模拟电路设计的关键环节展开： 第一章：模拟电路设计基础回顾与展望 复习核心概念： 简要回顾电阻、电容、电感等无源元件的特性，以及二极管、三极管、MOSFET等基本有源器件的原理和模型。重点强调这些器件在模拟电路中的作用和基本应用。 理解器件模型： 深入探讨各种器件的直流和交流小信号模型，包括其建立过程、适用范围以及模型中的关键参数（如gm, rds, Vbe, Vth等）的物理意义。 解説不同模型（如Ebers-Moll, Gummel-Poon, BSIM等）的优劣及其在电路仿真中的选择。 信号与系统基础： 梳理线性时不变（LTI）系统、频率响应、瞬态响应、传递函数、拉普拉斯变换、傅里叶变换等概念，并说明它们在分析模拟电路时的重要性。 设计流程概述： 介绍一个典型的模拟电路设计流程，从需求分析、方案选择、器件选型、电路设计、仿真验证、版图设计到最终测试。强调迭代和优化的重要性。 模拟设计的挑战与趋势： 讨论当前模拟电路设计面临的挑战，如功耗、噪声、精度、集成度、抗干扰能力等，并展望未来的发展趋势，如低功耗设计、射频集成、混合信号处理等。 第二章：放大器设计核心原理 基本放大器构架： 详细分析共射、共集、共基（BJT）以及共源、共漏、共门（FET）等基本放大器构架的电压增益、电流增益、输入阻抗、输出阻抗的计算方法。 重点分析其优缺点及适用场合。 多级放大器： 讲解级联放大器（如CE-CB, CE-CC等）的增益、带宽、输入输出阻抗的级联效应。 探讨Cascode（共源共栅）和Telescopic（望远镜式）等高性能放大器结构的原理和设计要点，分析其如何提高输出阻抗和抑制米勒效应。 反馈技术： 深入分析负反馈的四种基本组态（电压串联、电压并联、电流串联、电流并联）及其对放大器性能的影响：增益稳定性、输入输出阻抗、带宽、失真。 讲解频率补偿技术，如极点和零点的引入及其对稳定性的影响，分析Bode图在稳定性分析中的应用。 噪声分析： 介绍模拟电路中的主要噪声源，如热噪声、散粒噪声、闪烁噪声等，并给出其数学模型。 分析不同放大器构架的噪声系数（NF）计算和优化方法，强调输入级噪声对整体噪声性能的决定性影响。 失真分析： 区分线性失真（频率失真、瞬态失真）和非线性失真（谐波失真、互调失真）。 分析各种放大器结构的非线性失真特性，并介绍降低失真的设计技巧，如使用负反馈、AB类和B类偏置等。 第三章：偏置电路与有源器件建模 偏置电路的重要性： 强调稳定偏置对于模拟电路性能的关键作用，尤其是在温度变化和器件参数漂移的情况下。 基本偏置技术： 讲解电阻偏置、二极管偏置、BJT或MOSFET自偏置等方法，分析其稳定性和精度。 电流镜（Current Mirror）： 详细介绍各种类型的电流镜，如简易电流镜、Wilson电流镜、Widlar电流镜、有源负载电流镜等。 分析其精度、输出阻抗、镜像效应以及在各种应用中的选择。 带隙基准电压源（Bandgap Reference）： 深入讲解其工作原理，包括PTAT（与绝对温度成正比）和CTAT（与绝对温度成负比）信号的生成，以及如何结合形成温度补偿基准电压。 分析不同结构的带隙基准的性能和功耗。 器件的非理想特性： 除了前面提到的模型，本章将更深入地讨论器件的各种非理想特性，如输出电阻（ro）、体效应（body effect）、阈值电压漂移、迁移率退化、短沟道效应（对于MOSFET），以及器件的击穿、漏电等。 分析这些非理想特性如何影响电路性能，并提出补偿或减弱其影响的设计方法。 第四章：差分放大器与运算放大器设计 差分放大器原理： 深入分析差分放大器的共模抑制比（CMRR）、差模增益、共模增益、输入阻抗和输出阻抗。 讲解差分对的偏置和匹配要求。 运算放大器（Op-Amp）结构： 详细剖析典型两级和三级运算放大器的内部结构，包括输入差分级、增益级、输出缓冲级，以及频率补偿电路。 分析各级的功能和设计目标。 关键性能指标： 深入理解和计算运算放大器的关键性能指标，如增益带宽积（GBW）、压摆率（Slew Rate）、输入失调电压、输入偏置电流、输入失调电流、输出电压摆幅、功耗、噪声电压密度、电流密度等。 频率补偿技术： 重点讲解Miller补偿、零点补偿等技术，分析其原理、优缺点以及在不同Op-Amp结构中的应用。 演示如何通过Bode图分析稳定性并进行补偿设计。 运算放大器应用电路： 给出实际的应用电路实例，如同相放大器、反相放大器、积分器、微分器、加法器、减法器、电压跟随器等，并分析这些电路的性能特点和局限性。 第五章：滤波器设计 滤波器理论基础： 回顾滤波器基本类型（低通、高通、带通、带阻）和响应（Butterworth、Chebyshev、Bessel、Elliptic）的特性，以及通带和阻带的定义。 有源滤波器设计： 详细介绍几种经典的有源滤波器设计方法，如Sallen-Key拓扑、MFB（Multiple Feedback）拓扑、状态变量滤波器等。 讲解如何根据期望的滤波器响应和技术指标（增益、中心频率、品质因数Q值、带宽、斜率等）进行电路设计和参数计算。 滤波器设计工具与流程： 介绍使用专业滤波器设计软件（如FilterPro、PSPICE等）辅助设计的方法，并展示完整的滤波器设计流程。 集成电路中的滤波器： 探讨在集成电路中实现滤波器的挑战，如使用OTA（Operational Transconductance Amplifier）和C-C（Capacitor-Current）技术构建滤波器，以及基于开关电容（Switched Capacitor）滤波器的设计原理。 第六章：振荡器与锁相环（PLL） 振荡器原理： 深入讲解振荡器的基本工作原理，包括正弦振荡器（RC振荡器、LC振荡器、晶体振荡器）和弛豫振荡器（方波、三角波振荡器）。 分析振荡器产生的条件（Barkhausen判据）和稳定性。 振荡器设计与分析： 讲解不同振荡器电路的设计要点、起振条件、输出幅度稳定以及频率精度问题。 讨论相位噪声的产生机制和抑制方法。 锁相环（PLL）原理： 详细介绍锁相环的基本构成单元：鉴相器（Phase Detector）、低通滤波器（Loop Filter）、压控振荡器（VCO）。 分析其捕获范围、锁定范围、跟踪特性。 PLL应用： 讲解PLL在频率合成、时钟恢复、数据同步等方面的应用，并介绍一些常见的PLL结构和设计考虑。 第七章：稳压器与电源管理 线性稳压器： 详细分析串联型（如LDO）和并联型稳压器的原理、设计和性能。 探讨其线性和负载调整率、纹波抑制比、瞬态响应等关键指标。 开关稳压器（DC-DC Converter）： 介绍降压（Buck）、升压（Boost）、升降压（Buck-Boost）等基本开关稳压器拓扑的工作原理，分析其效率、纹波、瞬态响应等。 讲解PWM（脉冲宽度调制）控制原理。 电源管理单元（PMU）： 介绍现代电子系统中电源管理单元的功能，包括多种电压域的生成、低功耗模式、充电管理等。 低功耗设计技术： 讨论在模拟电路设计中实现低功耗的关键技术，如工作电压降低、时钟门控、动态电压频率调整（DVFS）、低功耗偏置等。 第八章：ADC与DAC基础 数模转换器（DAC）： 介绍DAC的基本原理和主要类型，如电阻梯（Resistor Ladder）DAC、权流（Weighted Current）DAC、R-2R DAC、电容DAC等。 分析其分辨率、非线性度、转换时间等指标。 模数转换器（ADC）： 介绍ADC的基本原理和主要类型，如逐次逼近（SAR）ADC、双斜率（Dual Slope）ADC、流水线（Pipelined）ADC、Σ-Δ（Sigma-Delta）ADC。 分析它们的转换速度、分辨率、精度和功耗特性。 ADC/DAC在系统中的作用： 强调ADC和DAC在连接模拟世界和数字世界中的关键作用，并讨论其在不同应用场景下的选型原则。 第九章：模拟电路设计的仿真与验证 仿真软件入门： 介绍主流的电路仿真软件（如SPICE, Cadence Virtuoso, Keysight ADS等）的基本操作界面和常用功能。 DC、AC、瞬态仿真： 讲解如何进行直流工作点分析、交流小信号分析、瞬态响应分析，并解读仿真结果。 参数扫描与蒙特卡洛分析： 演示如何进行参数扫描以优化设计，以及如何使用蒙特卡洛分析来评估电路在器件参数不确定性下的性能。 噪声与失真仿真： 介绍如何进行噪声分析和非线性失真分析（如谐波失真THD、互调失真IMD）的仿真。 版图设计与寄生效应： 简要介绍集成电路版图设计的流程，并重点分析版图中的寄生电阻、寄生电容、寄生电感对模拟电路性能的影响，以及如何通过版图优化来减小这些影响。 设计自动化与验证： 讨论设计自动化工具（EDA）在模拟电路设计中的应用，以及如何建立有效的验证流程来确保设计的可靠性。 第十章：实例分析与高级主题 高性能放大器设计实例： 选取一到两个具体的高性能放大器设计案例，如低噪声运算放大器、高带宽运算放大器或轨到轨（Rail-to-Rail）运算放大器，从需求分析到最终仿真结果进行详细的剖析。 RF前端设计初步： 介绍射频（RF）前端设计的基本构成，如低噪声放大器（LNA）、混频器、功率放大器（PA）等，并讨论RF设计中的特有挑战，如阻抗匹配、寄生效应、电磁干扰（EMI）等。 混合信号集成电路设计： 探讨模拟和数字电路集成时需要考虑的问题，以及如何有效地进行接口设计和系统协同仿真。 可靠性与布局考虑： 总结在实际电路设计中需要注意的可靠性问题，如ESD（静电放电）保护、过压保护等。 强调良好的布局布线对模拟电路性能的重要性，如信号串扰、接地噪声等。 本书特色 循序渐进，逻辑清晰： 从基础概念到高级应用，层层递进，使读者能够逐步建立起完整的知识体系。 理论联系实际： 避免枯燥的公式堆砌，强调理论知识在实际设计中的应用，并通过大量实例进行说明。 深入剖析设计权衡： 详细阐述各种设计决策背后的权衡（如增益 vs. 带宽、功耗 vs. 性能、精度 vs. 成本），帮助读者培养综合性的设计思维。 丰富的图表与仿真结果： 大量使用电路图、波形图、Bode图、仿真结果图等，直观地展示电路的工作原理和性能。 面向工程实践： 关注实际设计中遇到的问题，提供实用的设计技巧和解决方案，为读者走向工作岗位打下坚实基础。 适用读者 电子工程、通信工程、微电子学等相关专业的在校学生。 希望系统学习和掌握模拟电路设计技术的工程师。 从事射频、集成电路、嵌入式系统等领域的研发人员。 对模拟电路设计有浓厚兴趣的电子爱好者。 通过阅读本书，您将不仅能够理解模拟电路的“如何工作”，更能够掌握“如何设计”出高性能、高可靠性的模拟电路，成为一名更优秀的模拟电路工程师。

评分☆☆☆☆☆

这本书的封面设计就很有吸引力，那种沉稳的蓝色和精巧的电路图元素，瞬间就勾起了我对电子世界的好奇心。我一直对电子技术充满热情，但苦于没有系统性的学习途径，很多理论知识都停留在碎片化的认知层面。拿到这本书的时候，我满怀期待，希望它能带我进入一个更深入、更专业的领域。我特别关注其中的“元器件模型与噪声分析”章节，想象着它会如何细致地剖析各种元器件在实际电路中的行为，以及那些令人头疼的噪声问题是如何产生和抑制的。我希望这本书能够教会我如何像一个经验丰富的工程师一样，去理解和驾驭那些细微的电流和电压波动，从而设计出更加稳定、可靠的模拟电路。这本书的出版，无疑为我这样渴望提升实践技能的学习者提供了宝贵的资源，我迫不及待地想翻开它，去探索那些未知的奥秘，去感受模拟世界的魅力。

评分☆☆☆☆☆

我对物理学原理在电子电路设计中的应用有着浓厚的兴趣。最近我开始接触到一些更高级的模拟电路设计，发现很多问题最终都可以追溯到物理层面的理解。“测量电子电路设计——模拟篇”这个书名，让我感觉它不仅仅是一本关于电路设计的书，更可能是一本关于如何“理解”和“控制”电子现象的书。我特别关注书中可能涉及到的“半导体物理基础与模型”以及“器件特性与噪声机制”等章节。我希望这本书能够在我已经掌握的电路知识基础上，更深入地揭示那些隐藏在电路背后的物理原理，让我能够从更根本的层面去理解电路的行为。如果书中能够用清晰的语言解释一些抽象的物理概念，并将其与实际的电路设计联系起来，那将是对我学习道路上的巨大帮助。我期待这本书能让我对模拟电路的理解上升到一个全新的高度。

评分☆☆☆☆☆

我是一位在实际工作中接触到模拟电路，但总觉得理论基础不够扎实的工程师。每次遇到复杂的信号处理问题，总会感觉力不从心。这本书的名字——“测量电子电路设计——模拟篇”，正好触及了我的痛点。我对“测量”这个词特别感兴趣，因为我知道，再好的理论，最终都需要通过实际的测量和验证来体现其价值。我尤其期待书中关于“低噪声设计技术”的内容，这在很多精密测量仪器中是至关重要的。我希望这本书能够提供一套完整的思路，从噪声的源头分析，到各种抑制噪声的方法，再到具体的测量手段，能够帮助我系统地解决实际工程中遇到的噪声问题。如果书中能结合一些具体的案例分析，那就更好了，能够让我看到理论是如何指导实践，以及如何在复杂环境下做出最优设计。这本书的出现，让我看到了提升自己工程能力的希望。

评分☆☆☆☆☆

作为一名电子工程专业的学生，我一直在寻找一本能够真正帮助我理解模拟电路设计精髓的书籍。市面上有很多教材，但往往过于理论化，或者偏重于某个特定领域。而“测量电子电路设计——模拟篇”这个名字，让我看到了它在实践性和通用性上的潜力。“测量”和“设计”的结合，暗示了这本书注重理论与实践的紧密联系，这正是我所需要的。我特别期待书中关于“运算放大器的高级应用”和“滤波器设计”的部分。运算放大器是模拟电路的核心，而滤波器则是信号处理的关键。我希望这本书能够深入讲解这些章节，不仅仅是介绍基本原理，更能探讨一些设计中的技巧和陷阱，以及如何根据不同的应用场景选择合适的器件和拓扑结构。如果书中能提供一些仿真工具的使用指导，那就更完美了。

评分☆☆☆☆☆

我的职业生涯一直围绕着音频设备的设计和开发。在追求极致音质的道路上，模拟电路的优化始终是关键。听到“测量电子电路设计——模拟篇”这本书，我立刻被它所吸引。虽然我经验丰富，但总觉得在某些噪声控制和信号完整性方面，还有提升的空间。“测量”这个词，对我来说意味着精准的把控和深入的洞察。我特别想知道书中是否会包含一些关于“高精度数据采集系统”或者“低失真信号生成”的设计思路。在音频领域，哪怕是最微小的噪声或者失真，都可能对最终的听感产生巨大的影响。我希望这本书能够提供一些创新性的设计理念，或者是一些在我现有知识体系之外的“秘密武器”，让我能够设计出更加纯净、更加动听的音频电路。我对这本书寄予了厚望，相信它能为我的设计工作带来新的启发。