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Bruce Carter 著

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出版社： 人民邮电出版社

ISBN：9787115354044

商品编码：29329576469

包装：平装

出版时间：2014-06-01

基本信息

书名：运算放大器指南(第4版)

：59.00元

作者：Bruce Carter

出版社：人民邮电出版社

出版日期：2014-06-01

ISBN：9787115354044

字数：

页码：

版次：1

装帧：平装

开本：16开

商品重量：0.4kg

编辑推荐

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运算放大器电路设计方面经典
介绍运放电路设计和信号链设计的方法
来自全球领导厂商德州仪器公司的经验总结
累计长销万册，电子工程师著作
**第四版增加关于**环境下应用、稳压器设计及在线和离线的设计辅助工具等内容
更具系统性

内容提要

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《运算放大器指南(第4版)》出自全球的半导体公司TI技术专家之手，系统全面介绍了运算放大器电路设计和信号链设计方法，首版至今，已成为运算放大器电路设计方面的经典参考教材。*第4版，增加了关于*环境下应用、稳压器设计及在线和离线的设计辅助工具等方面的内容，更具有系统性。
《运算放大器指南(第4版)》适合从事电路设计的工程技术人员，也可供高校相关专业师生参考。

目录

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第1章 运算放大器在世界上的地位
1.1 难以控制的增益
1.2 解决问题的方法
1.3 作为基本元件的运算放大器的诞生
1.3.1 电子管时代
1.3.2 晶体管时代
1.3.3 集成电路时代
参考文献

第2章 运放基础回顾
2.1 引言
2.2 基本概念
2.2.1 欧姆定律
2.2.2 分压器规则
2.2.3 叠加定理
2.3 基本的运放电路
2.3.1 同相放大电路
2.3.2 反相放大电路
2.3.3 加法器
2.3.4 差分放大器
2.4 没那么快

第3章 分离和管理交流与直流增益
3.1 稍稍复杂化一下
3.2 单电源与双电源
3.3 联立方程组
3.3.1 情形1：VOUT= mVIN b
3.3.2 情形2：VOUT= mVIN-b
3.3.3 情形3：VOUT=-mVIN b
3.3.4 情形4：VOUT=-mVIN-b
3.4 所有情形的列表
3.5 设计步骤与设计辅助工具
3.6 小结

第4章 不同类型的运放
4.1 电压反馈运放
4.2 无补偿和补偿的电压反馈运放
4.3 电流反馈运放
4.4 全差分运放
4.4.1 全差分意味着什么
4.4.2 第二个输出端如何使用
4.4.3 差分放大级
4.4.4 单端到差分的转换
4.4.5 一项新功能
4.5 仪表放大器
4.6 差动放大器
4.7 缓冲放大器
4.8 其他种类的运放

第5章 传感器与模数转换器的接口电路
5.1 引言
5.2 系统的信息
5.3 电源的信息
5.4 输入信号的特性
5.5 模数转换器的特性
5.6 接口的特性
5.7 结构的确定
5.8 小结

第6章 有源滤波器设计技巧
6.1 引言
6.2 传递函数法
6.3 快速实用滤波器设计
6.3.1 选择响应曲线
6.3.2 低通滤波器
6.3.3 高通滤波器
6.3.4 窄(单频响应)带通滤波器
6.3.5 宽带通滤波器
6.3.6 陷波(单频抑制)滤波器
6.4 高速滤波器设计
6.4.1 高速低通滤波器
6.4.2 高速高通滤波器
6.4.3 高速带通滤波器
6.4.4 高速陷波滤波器
6.5 有效地使用运放构造滤波器
6.5.1 三极点低通滤波器
6.5.2 三极点高通滤波器
6.5.3 参差调谐和多峰响应带通滤波器
6.5.4 单运放陷波滤波器和多频点陷波滤波器
6.5.5 结合使用带通滤波器和陷波滤波器
6.6 双二阶滤波器
6.7 设计辅助工具
6.7.1 低通、高通及带通滤波器设计辅助工具
6.7.2 陷波滤波器设计辅助工具
6.7.3 双T滤波器设计辅助工具
6.7.4 关于滤波器设计辅助工具的终注记
6.8 小结

第7章 运放在射频设计中的应用
7.1 引言
7.2 电压反馈还是电流反馈
7.3 射频放大器的电路结构
7.4 用于射频设计的运放参数
7.4.1 单级增益
7.4.2 相位线性度
7.4.3 频响峰值的调节
7.4.4 -1dB压缩点
7.4.5 噪声系数
7.5 无线系统
7.5.1 宽带放大器
7.5.2 中频放大器
7.6 高速模拟输入驱动电路
7.7 小结

第8章 低压运放电路的设计
8.1 引言
8.2 关键的指标
8.2.1 输出电压摆幅
8.2.2 动态范围
8.2.3 输入共模范围
8.2.4 信噪比
8.3 小结

第9章 环境下的应用
9.1 引言
9.2 温度
9.2.1 噪声
9.2.2 速度
9.2.3 输出驱动能力和输出级
9.2.4 高温下什么指标会劣化
9.2.5 环境下运放参数的终注记
9.3 封装
9.3.1 集成电路本身
9.3.2 集成电路的封装
9.3.3 集成电路的互联
9.4 当失效不可接受时
9.5 当产品寿命要求很长时
9.6 小结

第10章 稳压器
10.1 引言
10.2 稳压器的情形
10.2.1 虚地：b=0
10.2.2 正电压和负电压稳压器：b>0，b<0
10.3 自制还是购买
10.4 线性稳压器
10.5 开关电源
10.6 过压保护电路
10.7 有源负载电路
10.8 设计辅助工具
10.9 小结

第11章 其他应用
11.1 引言
11.2 数模转换器与负载的接口电路
11.3 运放振荡器
11.4 混合放大器和提高输出功率的方法
11.5 小结

第12章 生产厂家提供的设计辅助工具
12.1 引言
12.2 德州仪器公司的Tina-TI
12.3 德州仪器公司的FilterPro
12.4 国家半导体/德州仪器公司的Webench
12.5 NI Multisim的ADI版本
12.6 ADI公司的OpAmp Error Budget
12.7 Linear Technology公司的LT Spice
12.8 印制电路板布图工具
12.9 小结

第13章 常见的应用错误
13.1 引言
13.2 运放工作在小于单位增益(或规定增益)以下
13.3 运放用作比较器
13.3.1 比较器
13.3.2 运放
13.4 未用运放的不恰当端接
13.5 直流增益
13.6 电流反馈运放的应用错误
13.6.1 短路的反馈电阻
13.6.2 反馈环中的电容
13.7 全差分运放的应用错误
13.7.1 错误的直流工作点
13.7.2 错误的共模范围
13.7.3 错误的单端端接
13.8 不恰当的退耦
13.9 小结

附录A 理解运放的参数
附录B 运放的噪声理论
附录C 印制电路板布图技术
附录D 运放电路集锦

索引

作者介绍

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文摘

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序言

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聚焦核心，深入实践——《运算放大器指南》（第四版）精要解析 运算放大器（Op-Amp）作为现代电子系统中最基本、最通用的组件之一，其重要性不言而喻。从信号调理到精密测量，从滤波到控制，几乎所有涉及模拟信号处理的领域都能见到其身影。对运放原理的深刻理解和实际应用能力的掌握，是电子工程师和技术爱好者构建复杂系统的基石。《运算放大器指南》（第四版）正是这样一本旨在带领读者系统性地掌握运放精髓、并将其融会贯通于实际工程实践的权威著作。本书并非简单罗列各种运放型号或电路，而是着眼于运放的核心工作原理、设计哲学以及在不同应用场景下的挑战与解决方案，力求为读者构建一个全面而深入的知识体系。 一、 夯实理论基础：从零开始的运放世界 本书的起点，是对运放最根本的理论进行详尽的阐述。读者将从理想运放模型开始，理解其无限开环增益、无限输入阻抗、零输出阻抗等理想特性，并在此基础上逐步引入现实世界中运放的非理想特性。这些非理想特性，如有限的开环增益、非零的输入偏置电流和失调电压、有限的输入阻抗、有限的输出阻抗、以及各种频率相关的限制（如增益带宽积、压摆率、单位增益带宽等），都是影响实际电路性能的关键因素。本书将逐一剖析这些非理想特性的成因、表现形式以及对电路设计的影响，并提供相应的补偿和优化方法。 例如，在讨论输入偏置电流时，本书不仅会解释其来源（主要是双极结型晶体管输入级的基极电流），还会详细分析它如何引起输出失调电压，并提供如使用匹配的电阻、零输入偏置电流的JFET或CMOS输入运放等解决方案。同样，对于有限的输出阻抗，本书将说明它如何影响负载效应，并介绍通过反馈网络或缓冲器来改善输出驱动能力。 更重要的是，本书将深入到运放内部的等效电路模型，帮助读者理解差分放大器、增益级、输出级等各个功能块是如何协同工作的。这不仅仅是理论上的了解，而是通过对这些内部结构的分析，能够更清晰地认识到外部特性的来源，并为深入理解更复杂的运放应用打下坚实的基础。例如，对二极管连接和共源极放大器等基本放大电路的分析，将有助于理解运放的增益级特性。 二、 核心应用剖析：理解万能电路的精髓 一旦对运放的理论基础有了扎实的掌握，本书便将带领读者进入运放最核心、最经典的几种应用电路。这些应用电路是理解运放强大功能的关键，也是许多复杂系统设计的起点。 同相放大器与反相放大器： 这是最基本的两种放大器配置。本书将详细推导它们的电压增益公式，并分析它们在不同反馈电阻取值下的灵敏度和输入阻抗特性。读者将学习到如何根据信号源的特性和所需的增益来选择合适的配置。 电压跟随器（缓冲器）： 强调其高输入阻抗和低输出阻抗的特性，以及在阻抗匹配和隔离信号源方面的关键作用。本书将解释为何电压跟随器能有效地防止后级电路对前级电路造成负载效应。 加法器与减法器： 介绍如何利用叠加原理构建能够对多个输入信号进行加权求和或差分的电路。本书将讨论这些电路在混合信号处理中的应用，并分析不同电阻取值对输出精度的影响。 积分器与微分器： 深入分析RC积分和微分电路的工作原理，并解释运放如何实现理想的积分和微分功能。本书将重点讨论实际积分器和微分器中可能遇到的问题，如漂移、噪声以及频率响应的限制，并提供相应的解决方案，例如使用有源积分器和主动滤波器。 比较器： 介绍基本的电压比较器电路，并阐述其在阈值检测、波形整形等方面的应用。本书还将进一步探讨滞后比较器（施密特触发器）如何解决输入信号中的噪声问题，并分析其在数字接口和振荡器设计中的应用。 本书在讲解这些经典电路时，绝不仅仅停留在公式推导。它会深入分析在实际应用中，由于运放的非理想特性（如输入失调、偏置电流、有限的增益带宽积、压摆率等）可能导致的误差和性能下降，并提出具体的设计技巧和补偿方法。例如，在讨论积分器时，会分析如何通过添加一个并联的较大电阻来限制直流增益，从而减小输入失调电压引起的输出漂移。 三、 高级应用与系统设计：运放的潜能释放 在掌握了基础应用之后，本书将进一步拓展读者的视野，带领他们探索运放更复杂、更高级的应用，以及如何在实际系统中进行运放电路的设计。 滤波器设计： 涵盖低通、高通、带通和带阻滤波器。本书将介绍巴特沃斯、切比雪夫、贝塞尔等不同滤波器类型，并解释它们在通带和阻带特性上的权衡。读者将学习如何使用运放构建有源滤波器，并理解其相对于无源滤波器的优势，如无需使用电感、易于级联实现高阶滤波等。本书还会讲解Sallen-Key和多反馈等经典有源滤波器拓扑。 振荡器设计： 介绍各种基于运放的振荡器电路，如RC振荡器（RC相移振荡器、韦恩桥振荡器）、LC振荡器（哈特利振荡器、科勒皮兹振荡器）以及晶体振荡器。本书将分析不同振荡器的频率稳定性、输出波形和启动特性，并提供设计技巧以实现所需的振荡频率和波形。 信号调理与测量： 讲解如何利用运放实现精密信号放大、衰减、隔离、差分信号转换等。本书将深入探讨仪器放大器的原理和设计，以及其在高精度测量中的重要性。此外，还会涉及传感器接口电路的设计，如热电偶、应变片等传感器的信号采集。 电源管理与稳压： 介绍使用运放构建线性稳压器和开关稳压器。本书将分析不同稳压拓扑的效率、噪声和动态响应特性，并提供设计指南以满足特定的电源要求。 模拟信号处理中的挑战与对策： 重点关注实际应用中经常遇到的问题，如噪声抑制、干扰消除、高频特性处理、稳定性分析等。本书将提供一系列实用工具和方法，帮助读者识别和解决这些问题，例如频率响应分析、噪声源分析、以及如何选择合适的运放以应对特定的应用环境。 四、 实践指导与选型建议：从理论到落地的桥梁 理论知识固然重要，但真正将运放应用到实际项目中，还需要丰富的实践经验和对元器件的深入了解。《运算放大器指南》（第四版）在这方面也提供了宝贵的指导。 PCB布局与去耦： 详细讲解影响运放性能的PCB布局技巧，包括信号走线、电源和地线规划、以及重要的去耦电容选择和放置策略。本书将解释为什么不良的PCB布局会引入噪声和导致振荡，并提供避免这些问题的实用建议。 噪声分析与抑制： 深入分析运放的各种噪声源（热噪声、散弹噪声、闪烁噪声等），并提供量化的噪声模型。本书将指导读者如何计算电路的总噪声，并介绍有效的噪声抑制技术，如使用低噪声运放、滤波、屏蔽等。 稳定性分析与补偿： 详细阐述运放电路的稳定性问题，包括各种潜在的振荡模式。本书将介绍伯德图（Bode plot）等分析工具，并指导读者如何通过选择合适的补偿元件来确保电路的稳定性。 运放选型指南： 针对不同的应用场景，提供详细的运放选型考量因素，包括带宽、噪声、失调电压、偏置电流、共模抑制比（CMRR）、电源抑制比（PSRR）、压摆率、电源电压范围等。本书将通过实例说明如何根据具体需求来权衡和选择最合适的运放型号，而非仅仅依赖 datasheet 的参数。 实际案例分析： 通过多个精心挑选的实际应用案例，读者可以直观地看到理论知识如何应用于解决工程问题。这些案例覆盖了不同领域的典型应用，例如音频放大器、传感器接口、数据采集系统等，使读者能够将所学知识与实际工程紧密结合。 总结 《运算放大器指南》（第四版）不仅仅是一本技术手册，更是一份经验的传承。它从最基本的理论出发，层层递进，深入到复杂的系统设计和实践细节。本书的价值在于其系统性、实用性和前瞻性，它帮助读者构建起对运算放大器全方位的认知，使其能够自信地设计、分析和优化各种模拟电路，从而在日新月异的电子技术领域中游刃有余。对于任何希望在模拟电路设计领域有所建树的工程师、研究者或爱好者而言，这本书都将是不可或缺的宝贵资源。它将引导您真正理解运算放大器的“万能”之处，并激发您创造出更多令人惊叹的电子作品。

评分☆☆☆☆☆

这本书的排版风格透露着一种严谨的学术气息，用词精准，几乎没有发现可以让人产生歧义的描述。这对于需要精确操作和计算的领域来说，是最大的优点。每一章的末尾都有相应的习题或思考题，这迫使读者在阅读后必须停下来，动手检验自己对概念的掌握程度。我个人比较喜欢这种强迫性的互动，它能有效地对抗阅读惰性。虽然有些高阶的章节内容确实需要一定的数学功底才能完全领会，但即便是跳过那些数学细节，抓住核心的设计思想，这本书的价值也已经远远超出了其标价。它更像是一笔对未来解决问题能力的长期投资。

评分☆☆☆☆☆

初拿到这本书时，我的第一印象是它的信息密度实在惊人。我以前对这方面接触不多，抱着试一试的心态翻开了目录，发现它几乎涵盖了从最基础的理论推导到复杂应用电路搭建的每一个角落。那些公式和波形图的排版处理得极其精妙，即便是初学者也能大致跟上作者的思路，不会被突如其来的复杂性吓退。当然，要真正吃透里面的内容，还是需要花费大量的时间和精力去消化吸收的，这绝不是一本可以“快速浏览”的书籍。我特别欣赏作者在解释一些关键概念时，总是能找到非常贴切的比喻，这在冰冷的工程学著作中是难能可贵的品质，极大地降低了理解的门槛。

评分☆☆☆☆☆

阅读体验方面，这本书的结构组织逻辑性极强，像是一个精心构建的知识迷宫，但每条路径都有清晰的指示牌。作者并没有采取那种“先讲完所有理论再开始实践”的刻板顺序，而是将理论和实际案例穿插得非常自然。章节之间的衔接流畅，你会感觉自己是在跟随一位经验丰富的导师进行一对一的辅导，而不是在啃一本冷冰冰的教科书。不过，如果能增加一些更现代化的仿真工具（比如针对最新的SPICE版本或特定软件模块）的应用实例截图或步骤说明，那就更贴合当前的设计流程了。毕竟，理论是基础，但如何用现代工具快速验证，同样重要。

评分☆☆☆☆☆

这本书的装帧设计相当不错，封面材质摸起来很有质感，不是那种廉价的纸张，挺耐用的。内页的纸张质量也挺让人放心的，油墨印得很清晰，字迹锐利，长时间阅读下来眼睛也不会太累。不过，我得说，虽然内容厚实，但整体的重量拿在手里还是有点分量的，可能不太方便经常携带出门，如果能稍微优化一下纸张的厚度，在不牺牲印刷清晰度的前提下减轻一点重量，那就更完美了。装订部分感觉比较牢固，翻阅起来没有松脱的迹象，这对于一本需要经常查阅的专业书籍来说至关重要，体现了出版社对细节的关注。整体来看，作为一本工具书的实体版本，它在物理形态上是合格的，甚至可以说是优秀的，让人愿意把它放在书架上，而不是只存在于电子设备中。

评分☆☆☆☆☆

对于一个在实际工作中偶尔需要处理信号处理和电源管理环节的工程师来说，这本书的实用价值是无可替代的。我不是专门搞模拟电路出身，但每次遇到棘手的噪声问题或者需要设计一个高精度的滤波电路时，我总能从这本书里找到针对性的解决方案和设计准则。书中提供的那些“设计陷阱”和“优化技巧”部分，简直就是实战经验的结晶，比我在网上搜索零散资料要高效得多。我甚至找到了一段关于地线布局的论述，细节之深入，让我立刻回去检查了我们当前设计中的一个长期被忽视的潜在隐患。这种直接转化为生产力的知识储备，是衡量一本技术书籍价值的黄金标准。