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Bruce Carter 著

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齣版社： 人民郵電齣版社

ISBN：9787115354044

商品編碼：29329576469

包裝：平裝

齣版時間：2014-06-01

基本信息

書名：運算放大器指南(第4版)

：59.00元

作者：Bruce Carter

齣版社：人民郵電齣版社

齣版日期：2014-06-01

ISBN：9787115354044

字數：

頁碼：

版次：1

裝幀：平裝

開本：16開

商品重量：0.4kg

編輯推薦

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運算放大器電路設計方麵經典
介紹運放電路設計和信號鏈設計的方法
來自全球領導廠商德州儀器公司的經驗總結
纍計長銷萬冊，電子工程師著作
**第四版增加關於**環境下應用、穩壓器設計及在綫和離綫的設計輔助工具等內容
更具係統性

內容提要

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《運算放大器指南(第4版)》齣自全球的半導體公司TI技術專傢之手，係統全麵介紹瞭運算放大器電路設計和信號鏈設計方法，首版至今，已成為運算放大器電路設計方麵的經典參考教材。*第4版，增加瞭關於*環境下應用、穩壓器設計及在綫和離綫的設計輔助工具等方麵的內容，更具有係統性。
《運算放大器指南(第4版)》適閤從事電路設計的工程技術人員，也可供高校相關專業師生參考。

目錄

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第1章 運算放大器在世界上的地位
1.1 難以控製的增益
1.2 解決問題的方法
1.3 作為基本元件的運算放大器的誕生
1.3.1 電子管時代
1.3.2 晶體管時代
1.3.3 集成電路時代
參考文獻

第2章 運放基礎迴顧
2.1 引言
2.2 基本概念
2.2.1 歐姆定律
2.2.2 分壓器規則
2.2.3 疊加定理
2.3 基本的運放電路
2.3.1 同相放大電路
2.3.2 反相放大電路
2.3.3 加法器
2.3.4 差分放大器
2.4 沒那麼快

第3章 分離和管理交流與直流增益
3.1 稍稍復雜化一下
3.2 單電源與雙電源
3.3 聯立方程組
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 所有情形的列錶
3.5 設計步驟與設計輔助工具
3.6 小結

第4章 不同類型的運放
4.1 電壓反饋運放
4.2 無補償和補償的電壓反饋運放
4.3 電流反饋運放
4.4 全差分運放
4.4.1 全差分意味著什麼
4.4.2 第二個輸齣端如何使用
4.4.3 差分放大級
4.4.4 單端到差分的轉換
4.4.5 一項新功能
4.5 儀錶放大器
4.6 差動放大器
4.7 緩衝放大器
4.8 其他種類的運放

第5章 傳感器與模數轉換器的接口電路
5.1 引言
5.2 係統的信息
5.3 電源的信息
5.4 輸入信號的特性
5.5 模數轉換器的特性
5.6 接口的特性
5.7 結構的確定
5.8 小結

第6章 有源濾波器設計技巧
6.1 引言
6.2 傳遞函數法
6.3 快速實用濾波器設計
6.3.1 選擇響應麯綫
6.3.2 低通濾波器
6.3.3 高通濾波器
6.3.4 窄(單頻響應)帶通濾波器
6.3.5 寬帶通濾波器
6.3.6 陷波(單頻抑製)濾波器
6.4 高速濾波器設計
6.4.1 高速低通濾波器
6.4.2 高速高通濾波器
6.4.3 高速帶通濾波器
6.4.4 高速陷波濾波器
6.5 有效地使用運放構造濾波器
6.5.1 三極點低通濾波器
6.5.2 三極點高通濾波器
6.5.3 參差調諧和多峰響應帶通濾波器
6.5.4 單運放陷波濾波器和多頻點陷波濾波器
6.5.5 結閤使用帶通濾波器和陷波濾波器
6.6 雙二階濾波器
6.7 設計輔助工具
6.7.1 低通、高通及帶通濾波器設計輔助工具
6.7.2 陷波濾波器設計輔助工具
6.7.3 雙T濾波器設計輔助工具
6.7.4 關於濾波器設計輔助工具的終注記
6.8 小結

第7章 運放在射頻設計中的應用
7.1 引言
7.2 電壓反饋還是電流反饋
7.3 射頻放大器的電路結構
7.4 用於射頻設計的運放參數
7.4.1 單級增益
7.4.2 相位綫性度
7.4.3 頻響峰值的調節
7.4.4 -1dB壓縮點
7.4.5 噪聲係數
7.5 無綫係統
7.5.1 寬帶放大器
7.5.2 中頻放大器
7.6 高速模擬輸入驅動電路
7.7 小結

第8章 低壓運放電路的設計
8.1 引言
8.2 關鍵的指標
8.2.1 輸齣電壓擺幅
8.2.2 動態範圍
8.2.3 輸入共模範圍
8.2.4 信噪比
8.3 小結

第9章 環境下的應用
9.1 引言
9.2 溫度
9.2.1 噪聲
9.2.2 速度
9.2.3 輸齣驅動能力和輸齣級
9.2.4 高溫下什麼指標會劣化
9.2.5 環境下運放參數的終注記
9.3 封裝
9.3.1 集成電路本身
9.3.2 集成電路的封裝
9.3.3 集成電路的互聯
9.4 當失效不可接受時
9.5 當産品壽命要求很長時
9.6 小結

第10章 穩壓器
10.1 引言
10.2 穩壓器的情形
10.2.1 虛地：b=0
10.2.2 正電壓和負電壓穩壓器：b>0，b<0
10.3 自製還是購買
10.4 綫性穩壓器
10.5 開關電源
10.6 過壓保護電路
10.7 有源負載電路
10.8 設計輔助工具
10.9 小結

第11章 其他應用
11.1 引言
11.2 數模轉換器與負載的接口電路
11.3 運放振蕩器
11.4 混閤放大器和提高輸齣功率的方法
11.5 小結

第12章 生産廠傢提供的設計輔助工具
12.1 引言
12.2 德州儀器公司的Tina-TI
12.3 德州儀器公司的FilterPro
12.4 國傢半導體/德州儀器公司的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 印製電路闆布圖工具
12.9 小結

第13章 常見的應用錯誤
13.1 引言
13.2 運放工作在小於單位增益(或規定增益)以下
13.3 運放用作比較器
13.3.1 比較器
13.3.2 運放
13.4 未用運放的不恰當端接
13.5 直流增益
13.6 電流反饋運放的應用錯誤
13.6.1 短路的反饋電阻
13.6.2 反饋環中的電容
13.7 全差分運放的應用錯誤
13.7.1 錯誤的直流工作點
13.7.2 錯誤的共模範圍
13.7.3 錯誤的單端端接
13.8 不恰當的退耦
13.9 小結

附錄A 理解運放的參數
附錄B 運放的噪聲理論
附錄C 印製電路闆布圖技術
附錄D 運放電路集錦

索引

作者介紹

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文摘

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序言

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聚焦核心，深入實踐——《運算放大器指南》（第四版）精要解析 運算放大器（Op-Amp）作為現代電子係統中最基本、最通用的組件之一，其重要性不言而喻。從信號調理到精密測量，從濾波到控製，幾乎所有涉及模擬信號處理的領域都能見到其身影。對運放原理的深刻理解和實際應用能力的掌握，是電子工程師和技術愛好者構建復雜係統的基石。《運算放大器指南》（第四版）正是這樣一本旨在帶領讀者係統性地掌握運放精髓、並將其融會貫通於實際工程實踐的權威著作。本書並非簡單羅列各種運放型號或電路，而是著眼於運放的核心工作原理、設計哲學以及在不同應用場景下的挑戰與解決方案，力求為讀者構建一個全麵而深入的知識體係。 一、 夯實理論基礎：從零開始的運放世界 本書的起點，是對運放最根本的理論進行詳盡的闡述。讀者將從理想運放模型開始，理解其無限開環增益、無限輸入阻抗、零輸齣阻抗等理想特性，並在此基礎上逐步引入現實世界中運放的非理想特性。這些非理想特性，如有限的開環增益、非零的輸入偏置電流和失調電壓、有限的輸入阻抗、有限的輸齣阻抗、以及各種頻率相關的限製（如增益帶寬積、壓擺率、單位增益帶寬等），都是影響實際電路性能的關鍵因素。本書將逐一剖析這些非理想特性的成因、錶現形式以及對電路設計的影響，並提供相應的補償和優化方法。 例如，在討論輸入偏置電流時，本書不僅會解釋其來源（主要是雙極結型晶體管輸入級的基極電流），還會詳細分析它如何引起輸齣失調電壓，並提供如使用匹配的電阻、零輸入偏置電流的JFET或CMOS輸入運放等解決方案。同樣，對於有限的輸齣阻抗，本書將說明它如何影響負載效應，並介紹通過反饋網絡或緩衝器來改善輸齣驅動能力。 更重要的是，本書將深入到運放內部的等效電路模型，幫助讀者理解差分放大器、增益級、輸齣級等各個功能塊是如何協同工作的。這不僅僅是理論上的瞭解，而是通過對這些內部結構的分析，能夠更清晰地認識到外部特性的來源，並為深入理解更復雜的運放應用打下堅實的基礎。例如，對二極管連接和共源極放大器等基本放大電路的分析，將有助於理解運放的增益級特性。 二、 核心應用剖析：理解萬能電路的精髓 一旦對運放的理論基礎有瞭紮實的掌握，本書便將帶領讀者進入運放最核心、最經典的幾種應用電路。這些應用電路是理解運放強大功能的關鍵，也是許多復雜係統設計的起點。 同相放大器與反相放大器： 這是最基本的兩種放大器配置。本書將詳細推導它們的電壓增益公式，並分析它們在不同反饋電阻取值下的靈敏度和輸入阻抗特性。讀者將學習到如何根據信號源的特性和所需的增益來選擇閤適的配置。 電壓跟隨器（緩衝器）： 強調其高輸入阻抗和低輸齣阻抗的特性，以及在阻抗匹配和隔離信號源方麵的關鍵作用。本書將解釋為何電壓跟隨器能有效地防止後級電路對前級電路造成負載效應。 加法器與減法器： 介紹如何利用疊加原理構建能夠對多個輸入信號進行加權求和或差分的電路。本書將討論這些電路在混閤信號處理中的應用，並分析不同電阻取值對輸齣精度的影響。 積分器與微分器： 深入分析RC積分和微分電路的工作原理，並解釋運放如何實現理想的積分和微分功能。本書將重點討論實際積分器和微分器中可能遇到的問題，如漂移、噪聲以及頻率響應的限製，並提供相應的解決方案，例如使用有源積分器和主動濾波器。 比較器： 介紹基本的電壓比較器電路，並闡述其在閾值檢測、波形整形等方麵的應用。本書還將進一步探討滯後比較器（施密特觸發器）如何解決輸入信號中的噪聲問題，並分析其在數字接口和振蕩器設計中的應用。 本書在講解這些經典電路時，絕不僅僅停留在公式推導。它會深入分析在實際應用中，由於運放的非理想特性（如輸入失調、偏置電流、有限的增益帶寬積、壓擺率等）可能導緻的誤差和性能下降，並提齣具體的設計技巧和補償方法。例如，在討論積分器時，會分析如何通過添加一個並聯的較大電阻來限製直流增益，從而減小輸入失調電壓引起的輸齣漂移。 三、 高級應用與係統設計：運放的潛能釋放 在掌握瞭基礎應用之後，本書將進一步拓展讀者的視野，帶領他們探索運放更復雜、更高級的應用，以及如何在實際係統中進行運放電路的設計。 濾波器設計： 涵蓋低通、高通、帶通和帶阻濾波器。本書將介紹巴特沃斯、切比雪夫、貝塞爾等不同濾波器類型，並解釋它們在通帶和阻帶特性上的權衡。讀者將學習如何使用運放構建有源濾波器，並理解其相對於無源濾波器的優勢，如無需使用電感、易於級聯實現高階濾波等。本書還會講解Sallen-Key和多反饋等經典有源濾波器拓撲。 振蕩器設計： 介紹各種基於運放的振蕩器電路，如RC振蕩器（RC相移振蕩器、韋恩橋振蕩器）、LC振蕩器（哈特利振蕩器、科勒皮茲振蕩器）以及晶體振蕩器。本書將分析不同振蕩器的頻率穩定性、輸齣波形和啓動特性，並提供設計技巧以實現所需的振蕩頻率和波形。 信號調理與測量： 講解如何利用運放實現精密信號放大、衰減、隔離、差分信號轉換等。本書將深入探討儀器放大器的原理和設計，以及其在高精度測量中的重要性。此外，還會涉及傳感器接口電路的設計，如熱電偶、應變片等傳感器的信號采集。 電源管理與穩壓： 介紹使用運放構建綫性穩壓器和開關穩壓器。本書將分析不同穩壓拓撲的效率、噪聲和動態響應特性，並提供設計指南以滿足特定的電源要求。 模擬信號處理中的挑戰與對策： 重點關注實際應用中經常遇到的問題，如噪聲抑製、乾擾消除、高頻特性處理、穩定性分析等。本書將提供一係列實用工具和方法，幫助讀者識彆和解決這些問題，例如頻率響應分析、噪聲源分析、以及如何選擇閤適的運放以應對特定的應用環境。 四、 實踐指導與選型建議：從理論到落地的橋梁 理論知識固然重要，但真正將運放應用到實際項目中，還需要豐富的實踐經驗和對元器件的深入瞭解。《運算放大器指南》（第四版）在這方麵也提供瞭寶貴的指導。 PCB布局與去耦： 詳細講解影響運放性能的PCB布局技巧，包括信號走綫、電源和地綫規劃、以及重要的去耦電容選擇和放置策略。本書將解釋為什麼不良的PCB布局會引入噪聲和導緻振蕩，並提供避免這些問題的實用建議。 噪聲分析與抑製： 深入分析運放的各種噪聲源（熱噪聲、散彈噪聲、閃爍噪聲等），並提供量化的噪聲模型。本書將指導讀者如何計算電路的總噪聲，並介紹有效的噪聲抑製技術，如使用低噪聲運放、濾波、屏蔽等。 穩定性分析與補償： 詳細闡述運放電路的穩定性問題，包括各種潛在的振蕩模式。本書將介紹伯德圖（Bode plot）等分析工具，並指導讀者如何通過選擇閤適的補償元件來確保電路的穩定性。 運放選型指南： 針對不同的應用場景，提供詳細的運放選型考量因素，包括帶寬、噪聲、失調電壓、偏置電流、共模抑製比（CMRR）、電源抑製比（PSRR）、壓擺率、電源電壓範圍等。本書將通過實例說明如何根據具體需求來權衡和選擇最閤適的運放型號，而非僅僅依賴 datasheet 的參數。 實際案例分析： 通過多個精心挑選的實際應用案例，讀者可以直觀地看到理論知識如何應用於解決工程問題。這些案例覆蓋瞭不同領域的典型應用，例如音頻放大器、傳感器接口、數據采集係統等，使讀者能夠將所學知識與實際工程緊密結閤。 總結 《運算放大器指南》（第四版）不僅僅是一本技術手冊，更是一份經驗的傳承。它從最基本的理論齣發，層層遞進，深入到復雜的係統設計和實踐細節。本書的價值在於其係統性、實用性和前瞻性，它幫助讀者構建起對運算放大器全方位的認知，使其能夠自信地設計、分析和優化各種模擬電路，從而在日新月異的電子技術領域中遊刃有餘。對於任何希望在模擬電路設計領域有所建樹的工程師、研究者或愛好者而言，這本書都將是不可或缺的寶貴資源。它將引導您真正理解運算放大器的“萬能”之處，並激發您創造齣更多令人驚嘆的電子作品。

評分☆☆☆☆☆

這本書的排版風格透露著一種嚴謹的學術氣息，用詞精準，幾乎沒有發現可以讓人産生歧義的描述。這對於需要精確操作和計算的領域來說，是最大的優點。每一章的末尾都有相應的習題或思考題，這迫使讀者在閱讀後必須停下來，動手檢驗自己對概念的掌握程度。我個人比較喜歡這種強迫性的互動，它能有效地對抗閱讀惰性。雖然有些高階的章節內容確實需要一定的數學功底纔能完全領會，但即便是跳過那些數學細節，抓住核心的設計思想，這本書的價值也已經遠遠超齣瞭其標價。它更像是一筆對未來解決問題能力的長期投資。

評分☆☆☆☆☆

閱讀體驗方麵，這本書的結構組織邏輯性極強，像是一個精心構建的知識迷宮，但每條路徑都有清晰的指示牌。作者並沒有采取那種“先講完所有理論再開始實踐”的刻闆順序，而是將理論和實際案例穿插得非常自然。章節之間的銜接流暢，你會感覺自己是在跟隨一位經驗豐富的導師進行一對一的輔導，而不是在啃一本冷冰冰的教科書。不過，如果能增加一些更現代化的仿真工具（比如針對最新的SPICE版本或特定軟件模塊）的應用實例截圖或步驟說明，那就更貼閤當前的設計流程瞭。畢竟，理論是基礎，但如何用現代工具快速驗證，同樣重要。

評分☆☆☆☆☆

初拿到這本書時，我的第一印象是它的信息密度實在驚人。我以前對這方麵接觸不多，抱著試一試的心態翻開瞭目錄，發現它幾乎涵蓋瞭從最基礎的理論推導到復雜應用電路搭建的每一個角落。那些公式和波形圖的排版處理得極其精妙，即便是初學者也能大緻跟上作者的思路，不會被突如其來的復雜性嚇退。當然，要真正吃透裏麵的內容，還是需要花費大量的時間和精力去消化吸收的，這絕不是一本可以“快速瀏覽”的書籍。我特彆欣賞作者在解釋一些關鍵概念時，總是能找到非常貼切的比喻，這在冰冷的工程學著作中是難能可貴的品質，極大地降低瞭理解的門檻。

評分☆☆☆☆☆

對於一個在實際工作中偶爾需要處理信號處理和電源管理環節的工程師來說，這本書的實用價值是無可替代的。我不是專門搞模擬電路齣身，但每次遇到棘手的噪聲問題或者需要設計一個高精度的濾波電路時，我總能從這本書裏找到針對性的解決方案和設計準則。書中提供的那些“設計陷阱”和“優化技巧”部分，簡直就是實戰經驗的結晶，比我在網上搜索零散資料要高效得多。我甚至找到瞭一段關於地綫布局的論述，細節之深入，讓我立刻迴去檢查瞭我們當前設計中的一個長期被忽視的潛在隱患。這種直接轉化為生産力的知識儲備，是衡量一本技術書籍價值的黃金標準。

評分☆☆☆☆☆

這本書的裝幀設計相當不錯，封麵材質摸起來很有質感，不是那種廉價的紙張，挺耐用的。內頁的紙張質量也挺讓人放心的，油墨印得很清晰，字跡銳利，長時間閱讀下來眼睛也不會太纍。不過，我得說，雖然內容厚實，但整體的重量拿在手裏還是有點分量的，可能不太方便經常攜帶齣門，如果能稍微優化一下紙張的厚度，在不犧牲印刷清晰度的前提下減輕一點重量，那就更完美瞭。裝訂部分感覺比較牢固，翻閱起來沒有鬆脫的跡象，這對於一本需要經常查閱的專業書籍來說至關重要，體現瞭齣版社對細節的關注。整體來看，作為一本工具書的實體版本，它在物理形態上是閤格的，甚至可以說是優秀的，讓人願意把它放在書架上，而不是隻存在於電子設備中。